[科研前線|EGM]原位測(cè)定富營(yíng)養(yǎng)化湖泊浮游生物群落呼吸顯示呼吸商較低

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浮游生物群落呼吸是一個(gè)重要的碳循環(huán)過(guò)程，通常假定呼吸商(Respiratory Quotient: RQ=CO₂ per O₂by moles)為1的情況下，通過(guò)將溶解氧消耗率的測(cè)量值轉(zhuǎn)換成二氧化碳產(chǎn)生率來(lái)量化。

然而，人們對(duì)不同水生生態(tài)系統(tǒng)之間浮游生物RQ的真實(shí)變化知之甚少。在以藻類(lèi)物質(zhì)為主的富營(yíng)養(yǎng)化湖泊中進(jìn)行了原位RQ測(cè)量，發(fā)現(xiàn)RQ小于1。事實(shí)上，許多RQ值極低（0.2～0.6），低于藻類(lèi)有機(jī)物底物（0.7—0.8）氧化的理論RQs值，這表明需要考慮比底物控制的其他因素來(lái)理解RQ。

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這一觀點(diǎn)進(jìn)一步得到了支持，因?yàn)镽Q與已知的具有強(qiáng)烈底物依賴(lài)性的微生物變量（包括細(xì)菌生長(zhǎng)效率和浮游細(xì)菌群落降解不同化合物的功能能力）之間缺乏相關(guān)性。基于甲烷和營(yíng)養(yǎng)池中測(cè)得的動(dòng)力學(xué)，討論了甲烷氧化和硝化可能發(fā)生在湖中，導(dǎo)致異常低的RQs。

Karla Münzner和Martin Berggren的發(fā)現(xiàn)表明，生產(chǎn)性湖泊中的浮游生物RQs可以系統(tǒng)地低于1，這表明這些湖泊的二氧化碳排放量目前可能被高估了。

作者于2016年6月至2017年10月在瑞典南部一個(gè)富營(yíng)養(yǎng)化湖泊（Vombsjön）內(nèi)，采用水下腔室設(shè)置（圖1），每1-3周進(jìn)行一次RQ湖內(nèi)測(cè)量。水在水下腔室和連接到氣體分析儀(EGM-5，美國(guó)PP SYSTEMS)的氣體交換膜之間循環(huán)。將累積的二氧化碳釋放酶與累積的氧攝取量進(jìn)行回歸，并提取斜率，從而確定RQ。

總之，研究結(jié)果表明，傳統(tǒng)上假設(shè)的RQ為1（或0.8-1.2）是對(duì)湖泊生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的高估。同樣，可用基底的種類(lèi)和質(zhì)量可能不足以預(yù)測(cè)準(zhǔn)確的RQ。

研究結(jié)果表明，與BGE(bacterial growth efficiency)和BP(bacterial  production)相比，RQ受不同因素的控制。這表明，生產(chǎn)性湖泊生態(tài)系統(tǒng)中的RQs不是受基質(zhì)控制的，為了準(zhǔn)確確定浮游生物群落呼吸，可能需要進(jìn)行原位測(cè)量。

典型的富營(yíng)養(yǎng)化湖泊并與富營(yíng)養(yǎng)化（甲烷氧化和硝化）有關(guān)，在這種情況下可能更為重要，在對(duì)生產(chǎn)性湖泊系統(tǒng)進(jìn)行假設(shè)之前，應(yīng)加以考慮。

該研究為富營(yíng)養(yǎng)化湖泊中呼吸過(guò)程的相互作用及其對(duì)浮游生物群落RQ的貢獻(xiàn)提供了一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。

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