科学探索|科学家在海洋中的“海草床”下发现大量的糖类物质科学家在海洋中的“海草床”

海草在世界各地的许多沿海地区形成了郁郁葱葱的“海草床” 。这些海洋植物是地球上最有效的全球碳汇之一。一平方公里的海草储存的碳几乎是陆地上森林的两倍，而且速度是陆地上森林的35倍。现在，来自德国不来梅的马克斯-普朗克海洋微生物研究所的科学家们发现，海草向它们的土壤，即所谓的根际释放大量的糖。海草下面的糖分浓度至少比以前在海洋环境中测量的要高80倍。

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“从这个角度来说。我们估计全世界有60万至130万吨糖，主要以蔗糖的形式存在于海草根际层中，”马克斯-普朗克海洋微生物学研究所代谢互动研究组组长Manuel Liebeke解释说。“这大约相当于320亿罐可乐中的糖量！”
那么，为什么糖不被海草根际层中巨大的微生物群落所消耗呢？“我们花了很长时间试图弄清楚这一点，”第一作者 Maggie Sogin 说，她在意大利厄尔巴岛附近和马克斯-普朗克海洋微生物研究所领导这项研究。
“我们意识到的是，海草和许多其他植物一样，向其沉积物释放酚类化合物。红酒、咖啡和水果都含有大量的酚类化合物，许多人把它们作为健康补充剂。鲜为人知的是，酚类化合物是抗菌剂，可以抑制大多数微生物的代谢。在我们的实验中，我们将从海草中分离出来的酚类物质添加到海草根际的微生物中--事实上，与没有酚类物质存在时相比，蔗糖的消耗量要少得多。”

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为什么海草会产生如此大量的糖分，然后只把它们倾倒在它们的根际层？马克斯-普朗克海洋微生物学研究所所长Nicole Dubilier解释说。“海草在光合作用中产生糖。在平均光照条件下，这些植物将其产生的大部分糖分用于自身的新陈代谢和生长。但是在高光照条件下，例如在正午或夏季，植物产生的糖分超过了它们可以使用或储存的数量。然后它们将多余的蔗糖释放到它们的根际层。把它想象成一个溢流阀。”
耐人寻味的是，尽管条件艰苦，但一小部分微生物专家能够在蔗糖上茁壮成长。Sogin推测，这些蔗糖“专家”不仅能够消化蔗糖和降解酚类物质，而且可能通过生产海草生长所需的营养物质（如氮）为海草提供益处。她补充说：“植物和根际层微生物之间的这种有益关系在陆地植物中是众所周知的，但我们只是刚刚开始了解海草与海洋根际层中的微生物的密切和复杂的相互作用。”

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海草在所有海洋中都在迅速减少，据估计在一些地方每年的损失高达7%，与珊瑚礁和热带雨林的损失相当。世界上多达三分之一的海草可能已经丧失。Sogin强调说：“我们对海草的了解并不像我们对陆地上的生境那样多。我们的研究有助于我们了解我们星球上最关键的沿海生境之一，并强调保护这些蓝碳生态系统是多么重要。”
濒危和关键栖息地
“海草床”是我们星球上最受威胁的生境之一。“看看有多少蓝碳--即世界海洋和沿海生态系统捕获的碳--在海草群落被砍伐时被损失，我们的研究清楚地表明。不仅是海草本身，而且活的海草下面的大量蔗糖也会导致储存碳的损失。”Liebeke说：“我们的计算表明，如果海草根际层中的蔗糖被微生物降解，至少有15.4亿吨的二氧化碳将被释放到全球的大气中。这大约相当于33万辆汽车一年所排放的二氧化碳量。”