海洋变暖威胁着制造地球近三分之一氧气的微生物

如果没有光合作用，地球就不会成为现在这样生机勃勃的地方，光合作用利用太阳能为地球上的大部分食物网提供燃料。

各种植物、藻类和蓝藻提供这项服务，但很少有人能像原绿球藻 Prochlorococcus，被认为是地球上最丰富的光合作用生物。即使对于蓝藻来说也很小，这种海洋微生物在其栖息地及其他地区拥有巨大的影响力，做出了贡献近三分之一地球的氧气生产，并形成食物网的重要基础。

不过，根据一项新的研究，原绿球藻 Prochlorococcus它的许多受益者可能比之前想象的更容易受到海洋温度上升的影响。

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原绿球藻 Prochlorococcus分布广泛，栖息在 75% 以上的阳光照射的地表水中。它们在热带及其周边地区最为普遍，在那里它们很好地适应了温暖、营养贫乏的条件。

“在热带近海，水是如此明亮、美丽的蓝色，因为除了里面几乎没有什么原绿球藻 Prochlorococcus,"说主要作者弗朗索瓦·里巴莱特 （François Ribalet），华盛顿大学海洋学家。

鉴于这种对热的亲和力，一些专家想原绿球藻 Prochlorococcus可能表现良好作为海洋气温持续上升由于燃烧化石燃料和碳汇损失。

然而，这项新研究提出了质疑，表明越热并不总是越好原绿球藻 Prochlorococcus.

作者报告说，它们的理想范围是 19 至 28 摄氏度（66 至 82 华氏度），并指出许多热带和亚热带水域预计将在 75 年内超过该上限。

“很长一段时间以来，科学家们认为原绿球藻 Prochlorococcus未来会做得很好，但在最温暖的地区，它们做得不太好，这意味着海洋食物网的其余部分的碳——食物——将减少，“里巴莱特说.

有关这些微生物的现有数据主要来自实验室培养的细胞，因此 Ribalet 和他的同事从野生细胞中寻找新数据原绿球藻 Prochlorococcus在他们的元素中。

“我有非常基本的问题，”里巴莱特说.“天气温暖时，他们快乐吗？还是天气暖和的时候他们不高兴？

为了找到答案，研究人员分析了 8000 亿原绿球藻 Prochlorococcus他们在 13 年的 90 次研究航行中遇到了大小的细胞。

他们用一个流式细胞仪由 Ribalet 共同开发，专为检测微小浮游植物而设计，例如原绿球藻 Prochlorococcus.

研究人员在船上设备中使用激光测量微生物，然后应用基于既定估计方法的统计模型原绿球藻 Prochlorococcus增长，所有这些都对他们的主题的干扰最小。

细胞分裂率因纬度而异，作者将其与水温的变化联系起来，而不是与阳光或营养物质的变化有关。

微生物在相对温暖的水中（19 至 28 °C）处于最佳状态，但在高于该范围时却具有令人惊讶的难度。

细胞分裂在温度超过约 30 °C 的水中减慢到爬行，在耐受范围的低端降至水中记录速率的三分之一。

“他们的倦怠温度比我们想象的要低得多，”里巴莱特说.

热带海洋由于温暖而营养匮乏，这限制了来自深层水域的营养物质的向上循环。原绿球藻 Prochlorococcus和其他蓝藻在一些方面进行了适应，包括它们的小体型和它们的基本基因组，这些基因组被剥离为基本要素。

尽管摆脱额外包袱有好处，但这可能会让微生物失去与压力反应相关的古老基因，现在可能会限制它们面对压力反应的恢复能力气温迅速上升.

这可能会为聚球菌 Synechococcus，另一个蓝藻群在热带和亚热带地区占主导地位原绿球藻。

聚球菌 Synechococcus可以处理较温热的水，但需要更多的营养。如果它确实利用了未来的任何下跌原绿球藻 Prochlorococcus然而，我们不知道这将如何影响食物网。

“如果聚球菌 Synechococcus接管，其他生物体将能够以与它们互动的方式与它互动，这并不是理所当然的原绿球藻 Prochlorococcus数百万年来，“里巴莱特说.

研究表明，到本世纪末，原绿球藻 Prochlorococcus在温和变暖的情况下，热带地区的生产力可能会下降 17%，在更严重的变暖情况下，生产力可能会下降 51%。在全球范围内，温和变暖可能会下降 10%，从更极端的情况来看可能会下降 37%。

“他们的地理范围将向两极、北部和南部扩大，”里巴莱特说.“它们不会消失，但它们的栖息地会发生变化。”

作者指出，这项研究有局限性，包括一种可能掩盖罕见耐热菌株的方法。虽然数据确实跨越了各个海洋区域，但许多重要的热带地区仍然被遗漏。

“这是对我们现在拥有的数据的最简单解释，”Ribalet说.“如果出现耐热菌株的新证据，我们将欢迎这一发现。这将为这些关键生物带来希望。

该研究发表在自然微生物学.

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