摘要

異養細菌生長(cháng)效率（BGE），即消耗的碳和產(chǎn)生的細菌生物量之間的比率，是理解水生生態(tài)系統中有機物質(zhì)流動(dòng)的關(guān)鍵因素。 通常用于估計細菌呼吸的方法需要長(cháng)時(shí)間培養（24至36小時(shí)），以測量氧減少的非線(xiàn)性模式可能會(huì )影響B(tài)GE計算的顯著(zhù)速率。 這些呼吸估計值通常與通過(guò)較短培養時(shí)間的放射性示蹤劑摻入測定的細菌產(chǎn)率進(jìn)行比較。 本研究的目的是改進(jìn)細菌呼吸的測定，以更好地估計BGE。 為此，我們在無(wú)捕食者（0.6μm過(guò)濾）的海水樣品中使用了氧微探針，并平行測定了細菌豐度。 氧氣微探針的使用使我們能夠在培養過(guò)程中連續監測氧氣濃度。 因此，只要觀(guān)察到氧氣顯著(zhù)減少，就可以調整培養時(shí)間。 在最具生產(chǎn)力的地點(diǎn)，呼吸從孵化開(kāi)始就可測量，并隨時(shí)間變化。 相比之下，在寡養場(chǎng)所，呼吸通常僅在5至10小時(shí)的滯后期后才可檢測到，并在此后保持不變。 根據呼吸測量期間觀(guān)察到的細菌豐度變化計算BGE。 這樣，這兩個(gè)過(guò)程都是在類(lèi)似的培養條件下確定的。 相比之下，使用放射性示蹤劑衍生的細菌生產(chǎn)系統性地導致低估BGE。 通常用于估計細菌呼吸的方法需要長(cháng)時(shí)間培養（24至36小時(shí)），以測量氧減少的非線(xiàn)性模式可能會(huì )影響B(tài)GE計算的顯著(zhù)速率。這些呼吸估計值通常與通過(guò)較短培養時(shí)間的放射性示蹤劑摻入測定的細菌產(chǎn)率進(jìn)行比較。本研究的目的是改進(jìn)細菌呼吸的測定，以更好地估計BGE。為此，我們在無(wú)捕食者（0.6μm過(guò)濾）的海水樣品中使用了氧微探針，并平行測定了細菌豐度。氧氣微探針的使用使我們能夠在培養過(guò)程中連續監測氧氣濃度。因此，只要觀(guān)察到氧氣顯著(zhù)減少，就可以調整培養時(shí)間。在最具生產(chǎn)力的地點(diǎn)，呼吸從孵化開(kāi)始就可測量，并隨時(shí)間變化。相比之下，在寡養場(chǎng)所，呼吸通常僅在5至10小時(shí)的滯后期后才可檢測到，并在此后保持不變。根據呼吸測量期間觀(guān)察到的細菌豐度變化計算BGE。這樣，這兩個(gè)過(guò)程都是在類(lèi)似的培養條件下確定的。相比之下，使用放射性示蹤劑衍生的細菌生產(chǎn)系統性地導致低估BGE。

異養細菌在水生生態(tài)系統中占主導地位。 就其數量豐度而言，它們是生物圈中有機物質(zhì)轉化和礦化過(guò)程中最重要的生物成分（Cho和Azam，1988年）。 眾所周知，它們至少處理通過(guò)海洋浮游生物網(wǎng)絡(luò )的總碳通量的一半（Fuhrman 1992）。 異養細菌以?xún)煞N主要方式促進(jìn)營(yíng)養物和碳的循環(huán)：通過(guò)產(chǎn)生新的細菌生物量（二次生產(chǎn)）和通過(guò)重新礦化有機碳和營(yíng)養物（del Giorgio和Cole，1998年）。 了解水生生態(tài)系統中浮游細菌的這種雙重特性是當代微生物生態(tài)學(xué)的一個(gè)中心范例（Pomeroy等人，1991年；Ducklow和Carlson 1992年）。

因此，了解BGE（消耗的碳與產(chǎn)生的細菌生物量之間的比率）是評估水生生態(tài)系統碳收支的先決條件。

許多作者明確強調BGE在時(shí)間（Lemée等人，2002年）和空間（Griffith等人，1990年）上的變化。 事實(shí)上，BGE取決于多種因素，如有機質(zhì)和礦物質(zhì)的數量和質(zhì)量。 更準確地說(shuō)，BGE取決于底物C/N比（Kroer 1993；Jorgensen等人1994）和底物分子量（Tulonen等人1992；Amon和Benner 1996）。 BGE似乎也與無(wú)機營(yíng)養物的可用性（Tulonen等人1992年；Krore 1993年；Zweifel等人1993年）、不穩定碳池的濃度（Barillier和Garnier 1993年；Middelboe和Sondergaard 1993年）以及浮游細菌的生長(cháng)率（Middelboe等人1992年）呈正相關(guān)。 據報道，BGE與溫度呈負相關(guān)（Bjornen 1986，Daneri et al.1994），但其他結果不支持這一假設（Barillier和Garnier 1993；Kroer 1993）。 因此，許多過(guò)程可能控制BGE，這些過(guò)程本身可以回答不同的控制因素（del Giorgio和Cole，1998）。 任何一個(gè)系統中BGE的巨大可變性表明，目前，在研究新生態(tài)系統時(shí)，可能無(wú)法從文獻數據中推斷BGE值。

BGE可以通過(guò)兩種不同的方式確定。 第一次估算是基于放射性示蹤劑使用簡(jiǎn)單的有機碳源（Hobbie和Crawford，1969年）。 盡管這種方法具有優(yōu)勢（高靈敏度、培養時(shí)間短、無(wú)解偶聯(lián)），但使用簡(jiǎn)單化合物（通常不穩定）不能代表細菌使用的底物的多樣性（del Giorgio和Cole，1998）。 因此，該方法存在高估BGE的主要缺點(diǎn)，根據使用的基板和測量條件，BGE值可達到97%（Bjornen 1986）。 其他方法需要解偶聯(lián)（例如，細菌必須與其他浮游生物成分物理分離），以便專(zhuān)門(mén)確定異養細菌的活動(dòng)。 這通常通過(guò)在2至0.6μm范圍內進(jìn)行過(guò)濾來(lái)嘗試。 這些方法包括在原位測量可用有機物的細菌消耗量，并將其與細菌產(chǎn)量估計器進(jìn)行比較。 細菌產(chǎn)量通常通過(guò)放射性示蹤劑摻入（3H-胸腺嘧啶核苷或亮氨酸）來(lái)確定，但也可以通過(guò)細菌豐度的變化來(lái)估計。 為了測量有機物的細菌消耗量，提出了不同的指標：溶解有機碳（DOC）消耗量（Middelboe et al.1992；Kroer 1993；Zweifel et al.1993；Carlson and Ducklow 1996）、O2消耗量（Pomeroy et al.1994；Pomeroy et al.1995）或CO2產(chǎn)生量（Bjornen 1986）。 然而，這些方法通常需要較長(cháng)的培養時(shí)間（24、36或72小時(shí)）來(lái)測量DOC、O2或CO2的顯著(zhù)變化。 因此，瓶效應可能導致細菌群落組成的變化（Masana等人，2001年；Gattuso等人，2002年）和/或營(yíng)養資源的枯竭（Pradeep Ram等人，2003年）。 因此，結果可能不能代表最初的細菌組合。 因此，重要的是使用一種方法來(lái)估算BGE，該方法允許在小于24小時(shí)的培養時(shí)間內連續測量有機物的消耗量。

可使用不同的技術(shù)對氧氣進(jìn)行連續監測，例如在過(guò)去幾年中開(kāi)發(fā)的帶有氧氣宏觀(guān)探針的呼吸計（Langdon 1993；Taylor等人，2003）。 最近，一種基于氧的質(zhì)譜測定的半連續技術(shù)（Kana 1994）被用于測量河口水域的細菌呼吸（Bouvier和del Giorgio 2002；del Giorgio和Bouvier 2002）。 在這項研究中，我們提出了一種利用氧微探針估計細菌呼吸的方法，目的是確定細菌的生長(cháng)效率。 氧微探針已經(jīng)在底棲系統中使用了20多年，但這項技術(shù)尚未應用于浮游生物系統。 我們首先描述了這種方法的優(yōu)點(diǎn)，它允許連續監測氧氣濃度。 然后，我們利用這一程序估算了新喀里多尼亞西南瀉湖對比營(yíng)養狀況下的BGE。

使用氧微電極來(lái)研究細菌的呼吸作用以確定浮游細菌的生長(cháng)速率——摘要

使用氧微電極來(lái)研究細菌的呼吸作用以確定浮游細菌的生長(cháng)速率——材料和程序

使用氧微電極來(lái)研究細菌的呼吸作用以確定浮游細菌的生長(cháng)速率——看法

使用氧微電極來(lái)研究細菌的呼吸作用以確定浮游細菌的生長(cháng)速率——討論、意見(jiàn)和建議！