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
? ??群落呼吸是有機體降解有機物質(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/夏季進行的幾次巡航中對北極海洋的浮游生物群落呼吸速率進行了評估。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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