摘要
? ? 浮游生物的呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳是全球二氧化碳總產(chǎn)量的主要組成部分之一，并預(yù)計隨著氣候的變暖,這種作用會在北極迅速增加。同時，北極現(xiàn)有的測試也評估了在黑暗中浮游生物的呼吸作用。有證據(jù)表明，浮游生物的呼吸作用可能會受到光的刺激，這對北極高緯度地區(qū)尤其重要，因為那里的浮游生物群落在春天和夏天都有持續(xù)的日光照射。在這里，我們可以論證出浮游生物群落的呼吸作用在持續(xù)的日照條件下呈現(xiàn)的原位，往往比在黑暗中的測量結(jié)果要高。經(jīng)過測量,在光照條件下群落之間的呼吸比率(Rlight) 比在黑暗中呼吸比率(Rdark)多2/3 Rlight: Rdark比率從在此處的Rlight測量中值(3.62 Lμmol O2?1 d?1)處平均值1.37增加到在最高Rlight測量處(15.8 Lμmol O2?1 d?1) 的平均值17.56。因此，作為北極二氧化碳來源的呼吸作用被低估了，實際上這種作用比以前認(rèn)為的要重要得多，特別是在晚春，當(dāng)群落處于極晝下呼吸率最高的時候。
介紹
? ??群落呼吸是有機(jī)體降解有機(jī)物質(zhì)的過程，同時也是提取能量以支持生態(tài)系統(tǒng)中的生物的過程，因此提供對生態(tài)系統(tǒng)能源需求的綜合評估。海洋呼吸估計每年在全球釋放66 Gt 的C元素，雖然是生物圈中碳通量的主要成分之一，但仍然是海洋中大多數(shù)代謝，氣體交換和碳平衡中最不受限制的條件。
我們對浮游生物群落呼吸的探究由于以下事實所以很有限：大多數(shù)呼吸速率是在黑暗中對氧氣消耗率進(jìn)行評估的，而假設(shè)黑暗中的呼吸與光線中的呼吸相當(dāng)。然而，已發(fā)表的報告表明，光線下呼吸作用可能高于黑暗中的呼吸作用，所以目前估計浮游生物群落的群落呼吸可能被低估了。
? ? 經(jīng)過估算,在黑暗中的大多數(shù)浮游生物群落呼吸的強(qiáng)度取決于群落經(jīng)歷過的光周期。這顯示出在高北極的大部分地區(qū)，在秋季和冬季大部分時間光照不足，其中黑夜持續(xù)大部分時間，對比春季和夏季長時間連續(xù)光照，在黑暗中呼吸作用之間的任何差異,光將是會對估算影響最大的因素。由于種群呼吸估算值隨著未來的北極變暖而上升,對北極種群呼吸的精確估算變得尤為重要。然而，黑暗中種群呼吸等于北極夏季的光照下的假設(shè)尚未得到證實。在這里，我們在2012年，2013年和2014年在北冰洋歐洲部分的春季/夏季進(jìn)行的幾次巡航中對北極海洋的浮游生物群落呼吸速率進(jìn)行了評估。特別地，我們測試了零假設(shè)黑暗中的群落呼吸率等于光照下的呼吸率。我們通過在黑暗中計算使用氧氣消耗的呼吸率，并通過高精度溫克勒爾滴定評估，然后估計社區(qū)呼吸作為初級生產(chǎn)總值（GPP18O）與18O方法和凈社區(qū)生產(chǎn)（GPP18O）之間的差異NCP），從體積氧質(zhì)量平衡估算在環(huán)境入射輻射下繁殖的群落。
結(jié)論
? ? 浮游生物群落呼吸在不同群落之間變化了三個數(shù)量級，而在斯瓦爾巴德地區(qū)采樣的社區(qū)相比，Young Sound（Kruskal-Wallis檢驗，P<0.01）中采樣的群落明顯高于在光照和黑暗中的。斯瓦爾巴地區(qū)的平均每月社區(qū)呼吸頻率在4月份最高，8月份最低（圖1），盡管這些差異僅在輕度測量的呼吸率（Kruskal-Wallis檢驗，P = 0.013）時顯著，在8月份顯著低于4月和5月（Dunn測試，P <0.05），而不是6月（Dunn測試，P = 0.27）。由于可用的估算數(shù)量有限，Young Sound中的呼吸速率在春季沒有得到估算，所以季節(jié)差異的統(tǒng)計學(xué)意義不能在Young Sound（圖1）中檢查的群落進(jìn)行測試，因為大部分地區(qū)仍然被海冰覆蓋。
點擊閱讀原文：www.nature.com/articles/s41598-017-01203-7.pdf
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