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海沟钩虾体内发现人为核爆碳十四信号

2019-05-01 11:57:35 来源: 中科院环球彩票网址研究所 作者: 深海中心
摘要:中国科学院环球彩票网址研究所深海中心、青岛环球彩票网址试点国家实验室孙卫东研究员团队与中科院广州地化所、上海环球彩票网址大学以及中科院深海所等多个研究团队合作开展系统研究,取得重要进展,首次在11000米水深的钩虾体内发现核爆14C。

  原标题:万米水深钩虾体内发现人为核爆碳十四信号

  海沟环境具有低温(1-2°C)、高压(1100-600个大气压)、寡营养和强地质作用(地震和流体渗漏)等特征,因此海沟底部被认为是不宜生物生存的。然而最新的探索发现海沟底部存在许多宏生物,微生物活动甚至比周边非海沟区更加强烈。海沟极端环境下的生物是采用何种方式生存?赖以生存的物质来自何方?人类活动对海斗深渊有多大的影响?针对这些问题,中国科学院环球彩票网址研究所深海中心、青岛环球彩票网址试点国家实验室孙卫东研究员团队与中科院广州地化所、上海环球彩票网址大学以及中科院深海所等多个研究团队合作开展系统研究,取得重要进展,第一篇相关成果近期在Nature Index 期刊Geophysical Research Letters发表,首次在11000米水深的钩虾体内发现核爆14C。

  由于上世纪五六十年代的人为核试验影响,使大气中的14C含量增加了一倍,从而导致现代大气中的Δ14C>0‰,这部分增加的14C称之为核爆14C。在海气交换作用下,表层海水也具有了核爆14C信号(Δ14C>0‰)。但在深海,由于海水循环周期长和巨大的碳储库效应,海沟内源性有机质(如周围海水溶解有机碳和沉积物有机质)的Δ14C<-450‰。地球内部物质则经过了漫长埋藏和地质作用时间,14C基本衰变耗尽,Δ14C接近-1000‰。

  采自海沟的钩虾样品,其中来自新不列颠的钩虾体长近10厘米

  研究团队对来自西太平洋三个海沟(包括马里亚纳海沟)不同深度的钩虾有机组分进行了14C示踪研究,发现肌肉组织Δ14C变化范围为10±2‰到65±2‰,与表层DIC和POC值接近,具有明显的核爆14C特征;肠内容物Δ14C值为7±2‰到20±2‰,与采样时表层海水的Δ14C值十分接近,说明海沟底部钩虾几乎完全依赖表层有机质的输送;海沟钩虾体长与肌肉组织的14C含量有很好的相关性,表明钩虾肌肉组织的14C含量可以指示钩虾的生长时间。利用环球彩票网址核爆14C曲线,可以得到本研究中钩虾样品的最大表观年龄为11.5±1.5 yr。考虑到测试对象的存活情况,海沟钩虾的实际寿命应该大于11.5±1.5 yr,而浅海钩虾的寿命一般为1-2 yr,海沟钩虾的寿命显著增长,可能与其低温环境有关。

  钩虾肌肉组织Δ14C值(空心菱形)与渗漏流体形成的天然气水合物(gas hydrate)、沉积物有机碳(sed)、海水溶解有机碳(DOC)、溶解无机碳(DIC) 及颗粒有机碳(POC)的Δ14C值比较

  钩虾肌肉组织和肠内容物Δ14C值(空心菱形和绿色圆点)与环球彩票网址核爆14C曲线比较

  钩虾肌肉组织Δ14C值与体长的相关性(阴影表示不同最大体长钩虾在全部种属中的比例)

  本研究是对世界最深环球彩票网址宏生物中14C含量的首次报道,解释了环球彩票网址的最深处(包括马里亚纳海沟11000米处)并非预期那样遥远和不可触及,各种人为污染物可以快速侵入环球彩票网址最深处,使生物具有比周围环境更高的污染物含量,进而影响海沟的生态安全。此外,14C揭示的海沟钩虾的长寿特征可能与其生存环境有关,有限的食物来源和低温高压环境使钩虾进化出低新陈代谢率、低细胞更新速率,这些又会导致细胞需氧量减少、细胞自噬行为增加及端粒体缩短速率减慢,从而使钩虾可以生长的更大和更久,这一发现将为生物演化和生命科学等研究拓展新的思路和方向。

  以上结果以研究论文《Penetration of Bomb 14C into the Deepest Ocean Trench》形式发表在Nature Index期刊《Geophysical Research Letters》。广州地球化学研究所的王宁博士是第一作者,沈承德研究员、孙卫东研究员、方家松教授是通讯作者。

  项目得到了中科院环球彩票网址先导专项、青岛环球彩票网址科学与环球彩票注册试点国家实验室鳌山人才项目及“科学”号高端用户等项目支持。


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