Marine_N-cycle_海洋氮循环.ppt

由于大部分浮游植物有相对固定的蛋白质、类脂、糖类和DNA/RNA细胞配额，也吸收相对固定比例的不同元素，因此得以写出反应方程。C106H175O42N16P是浮游植物有机质的平均组成。 * 由于大部分浮游植物有相对固定的蛋白质、类脂、糖类和DNA/RNA细胞配额，也吸收相对固定比例的不同元素，因此得以写出反应方程。C106H175O42N16P是浮游植物有机质的平均组成。 * 大部分海域表层硝酸盐含量低，除了低纬度的上升流区域和高纬度。 * 阿拉伯海：印度洋西北水域 * * * * Marine Nitrogen Cycle Schedule Overview Distributions Nitrogen budget　 Nitrogen Challenges　 　生物泵是指由有机物生产、消费、沉降和分解等一系列生物学过程完成的碳由表层向深层的转移。 　　植物和动物碎屑沉降在海洋中，某些沉降物将分解并作为营养物回到上层海水中，但也有大约1％到达深海或海床在那里被沉积而不再进入物质循环。 Of particular importance are the processes of nitrogen fixation and denitrification Nicolas Gruber,2006 The major reactions Principal features of the marine nitrogen cycle. Maren Voss and Joseph P. Montoya,nature,(2009) 1. Anammox（厌氧氨氧化） involving the generation of N2 from inorganic constituents by autotrophic microbes. 2.Nitrogen fixation.　固氮 3. Nitrification. 　硝化 4. Heterotrophic denitrification.（异养反硝化）:N2 ,NH4+ ,N2Oand CO2 5. Dissimilatory nitrate reduction to ammonium (DNRA).异化型硝酸盐还原 The N2-output pathways:1 and 4 The major reactions Nitrogen fixation 　　N2 + 8e + nATP + 8H+　固氮酶　2NH3 + H2 + nADP + nPi 　　海洋固氮生物： 蓝细菌类、光合细菌类、异养细菌类 开阔大洋最主要的固氮生物：束毛藻N2 　　 固定的新生氮源主要通过以下途径进入生态系统的生产力组成: 固氮生物体 → 分泌、死亡分解产生有机氮 细菌分解转化 可溶性无机氮 → 被其它植物吸收，产生初级生产力 固氮生物体 → 分泌、死亡分解产生有机氮 细菌直接利用　微生物自身生物量 → 微型食植动物 → 后生动物，进入食物网 固氮生物 生物固碳、固氮 提供化合态氮 → 促进其它浮游植物进行生物固碳, 形成有机物质和生物体 → 被滤食性动物、浮游动物、杂食性动物和鱼类等所食 → 进入食物链，产生综合生产力 The major reactions Denitrification　　 传统观点 氨(NH3 ) 只能在有氧 条件下才能被氧化成亚硝氮(NO2－)或硝氮(NO3 －) 。 NO2－或NO3 －再被还原成氮气(N2 ) 释放。 新研究 厌氧条件下某些特殊的微生物能够以NH4 +作为电子供体,以NO2－作为电子受体，生成氮气。 Professor Gijs Kuenen Anammox (Anaerobic Ammonium Oxidation) NH4 + + NO2 － ? N2 + 2H2O NH4 +? Converts nitrate (NO3 －) ? Nitrite (NO2 －)? Nitrous Oxide (N2O) ? Nitrogen gas (N2) C106H175O42N16P +104NO3- → 106CO2 +60N2 +H3PO4 +138H2O Anammox Anammox bacteria 厌氧氨氧化菌 Heterotrophic denitrification 异养反硝化 NO2- NH4+ DNRA 硝酸异化还原成铵 N2 Anammox Substrates 基质的提供 厌氧氨氧化菌是革兰氏阴性椭球状自养菌，专性厌氧。 Two oceans, two nitrogen cycles Maren Voss,et al. Nature (2009) 1.Anam