海洋生物实验室(MBL)的研究人员和其他机构的同事发现，古代地下水不仅蕴藏着多样且活跃的微生物群落，而且还蕴藏着数量惊人的大量微生物细胞。

其中一些微生物似乎会产生大量的“暗氧”(在没有阳光的情况下)，以至于氧气不仅可以滋养这些微生物，而且还可能泄漏到环境中并支持其他无法产生氧气的依赖氧气的微生物。根据发表在《自然通讯》上的一项题为“氢和暗氧驱动不同地下水生态系统中微生物生产力”的研究。

“大约50%的人类依赖地下水作为饮用水源。在这里，我们调查了来自加拿大14个含水层的95个监测井(<250m深度)的138个地下水样本的年龄、地球化学和微生物学。地球化学和微生物学显示出一致的趋势，表明不同的微生物群落进行了大规模的需氧和厌氧氢、甲烷、氮和硫循环，”研究人员写道。

地下水取样

从含水层井中取样地下水的装置。【木鹤雕】

“较古老的地下水，尤其是富含有机碳地层的含水层，比较年轻的地下水平均含有更多的细胞(高达1.4×107mL -1)，这对目前对地下细胞丰度的估计提出了挑战。我们在较古老的地下水中观察到高浓度的溶解氧(0.52±0.12mgL−1[平均值±SE];n=57)，这似乎以前所未有的规模支持地下生态系统的有氧代谢。宏基因组学、氧同位素分析和混合模型表明，暗氧是通过微生物歧化原位产生的。

“我们表明，古代地下水维持着富有生产力的群落，并强调了地球现在和过去地下生态系统中被忽视的氧气来源。”

意外的发现

“在进行研究时，经常会发现令人惊讶的结果;我们对宇宙仍然知之甚少，”微生物生态学家兼团队负责人埃米尔·拉夫博士说。“但发现像氧气这样完全出乎意料的东西，似乎是在我们脚下深处、在永久的黑暗中产生的，这是一个亮点。起初，我们认为我们已经污染了所有样本，但额外的分析支持了含水层内的气体来源。”

该研究调查了从14个含水层中抽取的138个地下水样本，这些含水层位于加拿大阿尔伯塔省80,000多平方英里的草原之下，面积是爱尔兰的三倍。目的是研究广泛的含水层环境的生物地球化学和微生物生态学。

“暗氧泄漏到地下水中可能会对气候变化研究产生重要影响，”卡尔加里大学的合著者马克·斯特劳斯博士指出。“我们有迹象表明，微生物利用地下水氧气来消耗甲烷，一种温室气体。尤其是在阿尔伯塔省，地下水中甲烷很常见，可能会从地下泄漏到大气中。我们现在将寻求了解这些微生物是否能够阻止甲烷的排放以及阻止了多少甲烷的排放。”

研究小组发现，较古老的地下水样本中的微生物细胞明显多于较年轻的地下水样本，这表明这些古老的地下水随着时间的推移而进化，为微生物的生长提供能量。这一发现与之前对地下海洋和陆地生态系统的研究背道而驰，这些研究发现微生物细胞密度通常随着深度的增加而降低，这可能是由于能量限制。

“在显微镜下计数细菌细胞需要极大的耐心和技巧，而且很少对大量样本进行计数，”斯特劳斯解释道。“然而，当伊莎贝拉·赫拉贝·德·安吉利斯(IsabellaHrabedeAngelis)作为项目学生加入拉夫博士时，她就这样做了，并在显微镜下度过了数百个小时。正是由于这项努力，我们才能证明这些地下水实际上是富有生产力的生态系统，而每个人都认为它们是地下‘沙漠’，通常缺乏营养和能量。”

该研究的合作者来自加拿大卡尔加里大学;马克斯·普朗克化学研究所，美因茨德国;伍兹霍尔海洋研究所和加拿大卡尔加里艾伯塔省环境和保护区。

版权说明：本站所有作品图文均由用户自行上传分享，仅供网友学习交流。若您的权利被侵害，请联系我们

标签：