砂质海岸的氮流失：微小缺氧微区的巨大影响

生活在沙粒上的某些微生物会耗尽周围的所有氧气。它们的邻近微生物在缺氧环境下采取最佳生存策略：利用周围水体中的硝酸盐进行反硝化作用——该过程在氧气存在时几乎无法发生。这种在含氧丰富水体中沙质沉积物内发生的反硝化作用，对海洋氮素流失具有显著贡献。

重点归纳：

• 微观环境： 沙粒微生物创造缺氧微环境
• 宏观影响： 这使得邻近微生物可在富氧沙层中进行厌氧反硝化
• 全球意义： 该过程导致全球富氧沙层中高达三分之一的海洋氮素流失

农业等人类活动大幅增加了向沿岸海域输入的氮素。微生物通过反硝化作用在沿岸沙层中清除了大部分人为氮源。反硝化作用通常仅在缺氧条件下发生。然而观察表明，其在含氧沙层中亦通过未知机制进行。德国不来梅马克斯·普朗克海洋微生物研究所的科学家们揭示了该机制：沙粒表面不均匀分布的微生物群落耗尽周围氧气，形成缺氧微环境，使其他微生物得以进行反硝化。该成果发表于Scientific Reports期刊。

微观结构的宏观效应

科学家采用微流体成像技术，实现了微生物非均匀分布及微尺度氧动力学的可视化。"单粒沙承载数万微生物。我们成功区分相距仅微米级的耗氧与产氧微生物群落，"马克斯·普朗克研究所的Farooq Moin Jalaluddin解释道。研究表明某些微生物耗氧速度超过孔隙水补给速度，导致沙粒表面形成常规技术无法观测的缺氧微区。其影响却极为显著："模型模拟估算表明，这些缺氧微区的厌氧反硝化可占富氧沙层总反硝化量的三分之一，"Jalaluddin指出。

作为人为氮汇的全球重要性

渗透性沙地覆盖地球大陆架约半数区域，是多方面的重要生境。科学家据此推算了沙粒缺氧微区新型氮清除机制的全球意义。"我们发现这些缺氧微环境可贡献硅酸盐陆架沙地总氮流失量的三分之一，"现任职于莱布尼茨波罗的海研究所的合著者Soeren Ahmerkamp表示，"该反硝化作用由此成为进入海洋的人为氮源的重要汇。"