研究发现细菌利用有机磷并在此过程中释放甲烷

在巴巴多斯附近，来自不来梅的研究人员研究了细菌如何无意中释放甲烷以获得磷，这对大气温室气体产生重大影响。

强效温室气体甲烷不断从海洋逸散到大气中，对全球变暖产生重大影响。甲烷主要由微生物产生，且大多在没有氧气的地方产生。然而几年前，研究人员证明细菌能够产生所谓的有氧甲烷。

这些细菌在获取磷的过程中会产生甲烷作为废物，磷是一种对生存至关重要的营养物质，在海洋中极为罕见。在特殊酶的帮助下，细菌可以从有机化合物(例如甲基膦酸盐)中释放磷。重要的是，这些酶也在氧气存在的情况下发挥作用，例如在地表水中。

热带大西洋的研究：传播到水面以下很远的地方

这些细菌的分布和重要性及其能力仍然知之甚少。来自不来梅马克斯·普朗克海洋微生物学研究所的研究人员现已在《自然通讯》上发表了一项研究，其中他们调查了加勒比巴巴多斯岛附近地表水中细菌甲烷的产生。那里的水中含有大量的氧气和少量的磷。

“到目前为止，这一过程只在少数地区进行了研究，主要是在太平洋地区，”第一作者JanvonArx解释道。“我们现在首次在热带北大西洋西部对其进行了检查。”研究人员表明，靠近水面的地方甲烷产量最高。

“但我们也能够在200米深处检测到甲烷，即使在这些深度实际上有足够的磷酸盐，细菌不需要使用甲基膦酸盐，”温室气体负责人、资深作者贾娜·米卢卡(JanaMilucka)说不莱梅马克斯·普朗克研究所的研究小组。

此外，尽管存在氧气，但产生甲烷的细菌类型也会随着深度的变化而变化：蓝藻Trichodesmium(一种众所周知且分布广泛的海洋初级生产者)在地表的甲烷生产中占主导地位，而所谓的Alphaproteobacteria在更深处则占主导地位。。

大气中的碳：给予和索取

通过使用原本无法获得的磷源甲基膦酸盐，细菌可以比单独依赖磷酸盐固定地表水中更多的碳。“根据我们的计算，细菌可以通过甲基膦酸盐满足大约十分之一的磷需求，”冯·阿克斯说。

“这使得他们能够从该地区的大气中去除大量的二氧化碳。这清楚地强调了膦酸盐在营养贫乏的海洋地区的碳循环中的生态重要性。”

微生物捕获二氧化碳，但它们也释放出更有效的温室气体甲烷。米卢卡说：“我们的研究表明，氧饱和的水柱中甲烷产量很高，这在长期以来被认为是不可能的，但现在越来越多地被观察到。”

“由于世界各地的海洋中都发现了所涉及的细菌，因此甲基膦酸盐产生的甲烷可能对海洋中这种温室气体的释放做出了重大贡献，特别是在磷酸盐贫乏的环境中。”

气候变化导致甲烷释放量增加吗?

释放到环境中的甲烷量取决于其产生和氧化的比例。“然而，我们仍然没有清楚地了解海洋中的甲烷从何而来以及如何消失。我们也不知道海洋中这些所谓的甲烷源和汇将如何对正在发生的甲烷反应做出反应。气候变化，”米卢卡解释道。

“我们怀疑，有氧甲烷的产量在未来将会增加，因为由于海洋变暖以及由此导致的水体分层更强，磷酸盐将变得更加稀缺。这是有问题的，因为这个过程发生在地表水中，因此以这种方式产生的甲烷可以立即逃逸到大气中，”冯·阿克斯补充道。

为了能够预测气候相关气体释放的未来变化，必须进一步研究所涉及的过程和决定因素。“如果我们了解一个过程是如何运作的，我们就有更好的机会预测和/或抵消其负面影响，”冯·阿克斯总结道。

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