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光合作用也不靠谱  

2008-05-16 12:51:45|  分类: 杂志文章先睹为快 |  标签: |举报 |字号 订阅

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光合作用也不靠谱 - 《新知客》杂志 - 新知客

 

分布广泛的海洋生物通过光合作用来分解二氧化碳,制造氧气。我们希望借助它们来减少温室气体,但其实这些海洋生物的光合作用并不可靠。

 

虽然气候变化引起的灾难已经迫在眉睫,但是围绕二氧化碳排放问题,各国政府仍在讨价还价,一时难以定论。目前看来,似乎只有能进行光合作用的植物是最值得依靠的,它们能分解二氧化碳制造氧气,它们不但存在于陆地上,更大量分布在占地球表面2/3 的广阔的海洋里,它们是海洋藻类。但我们真的能信任这些看上去不会讨价还价的藻类吗?

 

海洋生物的“零库存”

植物自身的需求与人类的期望并不契合。最近,海洋生物学家发现,大洋中的一种蓝藻采取了一种类似零售业中“零库存”的策略,以应对其生活环境中营养物质(铁元素)不足的严峻现实。

这种被称为聚球蓝藻(Synechococcus)的个头微小、但为数众多的藻类(也被称为蓝细菌)生活在“海洋沙漠里”。相对于陆地上的沙漠,海洋沙漠里是一片寂静的海水,以及纯水和海水中的常规溶解物Na+K+Mg+ 等。两者的相同之处是,缺乏可以让植物(藻类)生长的养分。

靠近大陆的海洋水体中含有大量的营养物质,而且营养物质可以在水中扩散。有人可能会根据一般的经验认为,大洋里边的营养物质也不会特别少。然而,恰恰与之相反,由于海洋的尺度之大,物质的扩散作用也鞭长莫及。因此大洋中缺乏营养物质,特别是铁元素,而铁是光合作用过程中最重要的元素之一。这些沙漠分布在几个大洋的中心地带,有着广阔的面积,大约占所有海洋面积的一半。

聚球蓝藻实现“零库存”的机理很简单,就是通过一个特殊的蛋白质,在光合作用过程中“偷工减料”,不制造和储存有机物质而直接利用捕获的太阳能。

 

全球气候变化

毋庸置疑,全球尺度的气候变化已经严重威胁到人类的生存。观测数据表明,自1850 年,大气中的二氧化碳浓度增长了1.5 倍,达到现在的水平:379ppm (ppm 即百万分之几) IPCC(应对气候变化政府间组织) 在其2007年发表的耗时六年的研究报告中指出,如果大气中的温室气体水平超过二氧化碳含量约为535 590ppm,放大气温上升的“反馈”效应,可能导致气候变化失控——即气温上升速度迅速加快,并造成更严重的风暴、土壤沙化、海平面上升以及农业大幅减产等影响。

面对这样的形势,研究人员都认为海洋藻类应该在控制全球变化中发挥作用。虽然存在争议,仍然不断有人提出并且试验在贫营养海区实施“铁施肥计划”。最近发现的聚球蓝藻采用的聪明策略动摇了生物学家之前的理论基础。结果一经发表,海洋生物学家顿时手忙脚乱,不得不考虑如何修改自己的理论,以评估海洋初级生产力(Primary Productivity,生态学中,把绿色植物通过光合作用产生的有机物的量称为初级生产力。)和二氧化碳的吸收能力。

植物的光合作用会固定二氧化碳,生成有机物,这个被生物学家奉为圭臬的原理也被狡猾的聚球蓝藻作了手脚。而其他研究者的成果也证明,编码PTOX的基因序列广泛存在于海洋蓝藻中。对大气中的二氧化碳浓度变化意味着什么,还有待研究人员去分析。(文/王加文)

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