海洋细菌与碳及营养盐的相互作用研究

李小敏

摘要：海洋细菌作为海洋生态系统中的重要组成部分，海洋细菌对于生态系统的C-N循环具有重要的意义。因此，对海洋细菌进行研究也十分必要，文章主要通过试验的方法对海洋细菌和营养盐之间的相互作用进行研究与分析。

关键词：海洋细菌；碳源；营养盐；相互作用

海洋中的细菌主要是异养细菌，并且对于海洋细菌而言主要通过溶解有机物为生。海水中含有丰富的有机物，因此为海洋细菌的成长提供了广泛的原料。在海洋监测中发现，营养比较丰富的海域中细菌丰富度达到6.3×10⁶cell/mL，在营养物质匮乏的地区海洋细菌数目也能够达到3.4×10⁶cell/mL。经过长期的探索以及研究发现，海洋细菌的丰富度和海洋中浮游植物具有直接的关系：一般浮游植物越多，海洋细菌的数目和密度也往往越大；海洋细菌的生长以及繁殖不仅会受到温度的影响，而且也会受到可溶性有机碳的影响；在海洋系统这个大环境中，海水中营养盐会影响海洋细菌的数量，反过来海洋细菌又能消解调节海水中的营养盐。

1海洋细菌在生态系统中的作用

在整个海洋生态系统中有机物主要是通过浮游生物的光合作用实现的，而海洋细菌能够利用这些有机物来进行繁殖，转化为细菌生物量以及C02，有机物经过溶解之后会通过海洋细菌排放到海洋中。因此，海洋细菌在海洋碳循环中具有不可或缺的作用。

海洋细菌不仅仅起到分解者的作用，而且也扮演着生产者的角色。海洋细菌不仅能够分解有机物，而且能够把分解后的有机物释放，返回到海洋循环当中。另外，海洋细菌在“DOM—细菌—细菌捕食者”这个途径中起到有机碳传递的重要作用。

2试验准备

在进行试验之前，采集新鲜海水，对采集的海水进行初步过滤，过滤置换后获得试验所需要的海洋细菌菌种（过滤置换后剩下的溶液内含有海洋细菌菌种，主要有假单胞菌属（Pseudomonas）、弧菌属（Vibrio）、无色杆菌属（Achromobacter）、黄杆菌属（Flavobacterium）、螺菌属（Spirillum）、微球菌属（Micrococcus）、八叠球菌属（Sarcina）、芽孢杆菌属（Bacillus）），作为试验材料进行冷藏备用。用人工配制海水作为本试验的培养液，其中，人工培养海水的添加物质如表1所示。

在配置好人工海水之后，把已经获得的海洋细菌菌种加入其中，其中人工海水和过滤获得的海洋细菌菌种按照1：0.5%的比例进行配制，1 L人工海水中加入0.5 mL过滤海水海洋细菌菌种。然后将配制好的样品在室温调节下避光培养处理。

3海洋细菌与碳及营养盐的相互作用分析

3.1不同营养盐浓度对海洋细菌生长的影响分析

通过图1中不同营养盐浓度下海洋细菌的生长情况图能够发现，在1号没有葡萄糖的试样中海洋细菌的数目等基本没有发生什么变化，图中可以看出，在試样培养的第一天细菌数目也没有发生变化，主要是由于海洋细菌需要对新环境进行适应，属于细菌的延滞期，对于5个试样分析，发现在第一天细菌数目基本差别不大。除2号试样之外其他几个试样中海洋细菌数目从第二天开始出现急剧增长，并且在第三天开始出现缓慢增长或者下降趋势。其中硝酸盐浓度低于10μmol/L的时候，海洋细菌从第三天开始出下降的现象，分析原因是硝酸盐浓度过低不能够满足海洋细菌的生长要求。经过10天左右培养，海洋细菌的生长情况基本维持在平稳状态，海洋细菌数目基本呈现出不变的趋势，分析原因是海洋细菌正常生长，呈现出动态平衡的特征。对于5个试样分析能够发现，由于营养盐浓度的不同，海洋细菌的数目差别也比较大，1～5号试样中营养盐浓度升高，而海洋细菌的数目也提高，数目越多，说明营养盐浓度对海洋细菌生长具有重要作用。

3.2海洋细菌对无机营养盐作用分析

3.2.1硝酸盐变化情况分析

通过图2中的数据能够看出，细菌不繁殖的时候，硝酸盐含量为0，并且在这一情况下硝酸盐一直不变化。其他试样中，海洋细菌培养的前两天内硝酸盐含量仍然为初始添加量，并没有明显变化。在第二天海洋细菌开始成长，硝酸盐含量开始发生变化，呈现下降的趋势，分析原因海洋细菌的成长需要消耗硝酸盐，但是在后期硝酸盐的含量不发生变化。但是对于自然界海洋生态系统中，硝酸盐含量基本不变，甚至一定时间之后硝酸盐含量会出现升高的情况，主要是由于海洋生态系统中海洋细菌能够吸收自然界中的有机氮并且转化为硝酸盐释放到系统中会导致含量升高，而在试验中只有硝酸盐这一单一营养物质，因此消耗之后含量会降低。

3.2.2氨氮变化情况分析

通过分析图3中数据能够得出，对于不同营养盐浓度情况下，NH⁴⁺的变化情况基本呈现出相同的趋势，基本都呈现出下降然后提高的趋势，但是每天中N⁴⁺的浓度因为营养盐浓度的不同而有所不通过。通过分析发现，4号试样和5号试样在32天左右的时候氨氮的含量达到峰值，并且此时的细菌数量最多，说明此时的细菌繁殖和生长状况良好。在1号试样中由于缺少葡萄糖这一碳源，N⁴⁺的浓度变化不明显，但是仍然略有升高，分析原因是海洋细菌利用空气中氨气发生作用。在2天左右的时候，多个试样的N⁴⁺的浓度达到0，分析原因是海洋细菌把添加的氨氮全部吸收使用，在吸收利用之后NH⁴⁺的浓度呈现增长趋势，说明海洋细菌吸收氨氮之后释放出NH⁴⁺。综合说明海洋细菌在吸收葡萄糖之后通过反应释放出NH⁴⁺。并且只有海洋细菌耗尽细胞内的有机碳之后为保证C-N平衡，才会向系统中释放NH⁴⁺。

3.3有机物质变化情况分析

通过图4中数据能够发现，试样1中有机碳的溶解量基本为0，对于其他几个试样而言，溶解有机碳的含量较少说明海洋细菌活动波动性弱，主要原因是海洋细菌数目比较少。除了1号试样之外的几个试样，从第二天开始海洋细菌开始生长繁殖，并且分解溶液中的葡萄糖，在有机碳的含量变化图中的表现是有机碳含量的下降。对于不同的硝酸盐浓度下有机碳含量的变化也略有不同，主要是因为硝酸盐中的氮源会影响海洋细菌对葡萄糖的使用。在细菌数目增长到平稳状态达到动态平衡之后，溶解有机碳的含量也呈现出平稳状态。

通过图5中数据能够看出，以1号试样作为参照，由于缺乏碳源以及氮源所以海洋细菌数目基本不变，对于溶解有机氮而言也处于很低的水平。对于2—5号试样进行分析能够发现，溶剂有机氮的趋势基本呈现出相同的状态，总体上呈现出先增加然后缓慢下降的趋势。这种变化趋势说明在试验中海洋细菌能够消耗无机氮，并且实现无机氮和有机氮的转化，之后有机氮会在系统中发生降解，最终转化为无机氮，在图5中的表现是无机氮的浓度会升高。

4结语

不同浓度的营养盐对细菌繁殖和生长数量还是具有较大影响的，存在极大的不同，一般营养盐的浓度越高，细菌数量也越多。在海洋细菌生长繁殖的过程中，会使C，N等产生影响，消耗硝酸盐来进行反应，并且释放出有机氮以及有机碳等，之后进行有机碳和有机碳与其无机产物之间的循环，相互作用、相互影响。