融水对北极沿海微生物食物网的影响：一项来自格陵兰岛东北部Young Sound地区的同位素标记实验

《Journal of Geophysical Research: Biogeosciences》：Effects of Meltwater on the Arctic Coastal Microbial Food Web: An Experiment With Isotopic Labeling From Young Sound, NE Greenland

北极海域淡水含量预计本世纪增加30%-50%，融水携带的沉积物和碳输入改变近岸海水化学，影响食物网。实验显示格陵兰峡湾中淡水稀释16%显著促进细菌生物量及生产，但抑制藻类生长，可能与硅、氮输入或生物石硅酸盐作用有关，具体机制待明确。

　　

摘要

预计在21世纪，北冰洋的淡水含量将增加30%至50%，尤其是沿海地区会接收到大量来自冰川融化和永久冻土解冻的淡水。河流带来的沉积物和碳输入增加正在改变北极沿海的海水化学成分，可能会扰乱食物网的过程。在这里，我们研究了富含沉积物的河流径流（携带冰川融水）如何影响格陵兰峡湾中的微生物食物网，通过区分仅由淡水化引起的效应与淡水化与河流和陆地来源化合物共同作用所产生的效应。我们在海水中添加了¹³C-HCO₃^?，并用Milli-Q水或河水将其淡化16%，然后监测了两种处理条件下自然微生物的生产情况。我们跟踪了14天内细菌和藻类的生物量及其产生的脂肪酸及其δ¹³C特征。结果表明，融水为海洋环境提供了硅和氮元素。此外，用河水稀释16%可以刺激细菌的生长（但不会影响藻类）。观察到的融水效应可能是由于易分解的有机碳、无机（微量）营养物质的输入，或是硅酸盐浓度的增加促进了能够合成生物硅的细菌的生长。然而，具体支持细菌活动增强的环境因素仍需进一步研究。鉴于关于融水对微生物过程影响的研究有限，我们指出了关键的知识空白，并为未来的实验设计提供了指导。总体而言，研究表明，携带融水的河流径流量的增加会促进细菌的生长，可能对整个生态系统产生影响，这突显了陆地淡水输入对沿海环境的重要影响。

通俗语言总结

河流将越来越多的淡水从融化的冰川和永久冻土中输送到北冰洋。这些融水中含有沉积物、微量营养素和矿物质，这些都是沿海微生物生长所需的。目前尚不清楚这种径流如何改变沿海水域的化学成分，也不清楚它如何影响沿海的微生物，而这对整个生态系统至关重要。在这项实验中，我们研究了河水如何影响各种海洋微生物（藻类和细菌）的生长。我们通过向含有天然微生物的标记海水中添加纯淡水或富含沉积物的冰川融水，然后监测14天内它们的生长、生物量和脂肪酸的变化。实验表明，融水河流为海岸带来了硅元素，以及可能的微量营养素和少量可利用的碳，这促进了细菌的生长，但并未影响藻类的生长。这一发现非常重要，因为它表明淡水输入会对沿海环境产生影响，并可能对整个沿海生态系统产生潜在影响。

利益冲突

作者声明与本研究无关的利益冲突。

数据可用性声明

本研究使用的数据（一个关于海水化学和生物的数据集，以及一个关于PLFA的数据集）可通过https://doi.org/10.5281/zenodo.14825064在Zenodo平台上获取（Puts & Holding, 2025），采用CC0 1.0通用许可协议。这些数据允许商业使用、修改、分发和私人使用，但不涉及责任、商标或专利使用，也不提供任何保证。