硅藻胞外多聚物的形成及其对碳通量的影响

Diatoms can excrete large amounts of extracellular polymeric substances (EPS). EPS play an important role in the ocean carbon cycle as they are sticky and affect particle aggregation and the biological carbon pump. Aggregates of diatoms sink as marine snow, exporting a rapid flux of particulate organic matter from the surface to the ocean interior. This process strongly affects the biological carbon pump. The purpose of this experiment is to understand kinetics of EPS production and how the EPS produce affect carbon pump. In this work, we will grow different diatom species during the different phases of growth. Monitor their allocation of resources with growth to determine the kinetics of TEP production. Measuring TEP-Carbon content and aggregate formation to determine the effects of EPS production on carbon flux.

海洋藻类分泌的胞外多聚物(EPS)具有很高的粘性，促进了细胞积聚体和海洋雪的形成，驱动有机碳从溶解到颗粒的形态的转变，同时EPS的形成可加速颗粒有机碳从海洋表层输出到海洋内部甚至到达深海的进程，从而影响碳收支和海洋生物碳泵的效率。本研究拟通过检测不同种硅藻胞外多聚物在不同生长阶段的形成量和产生方式来研究硅藻胞外多聚物的形成机制，通过定量检测胞外多聚物在DOC-POC碳库的贡献、对细胞积聚的形成及沉降速率的影响，理清海洋硅藻胞外多聚物的形成对碳通量的贡献，进一步揭示胞外多聚物的形成在海洋碳循环中的重要价值。

海洋硅藻分泌的胞外多聚物（extracellular polymeric substances，EPS）是一类富含碳的黏性物质，由酸性多糖组成，主要由浮游植物产生。EPS主要分为三类：细胞涂层EPS、溶解性EPS和透明胞外聚合颗粒物（transparent exopolymer particles，TEP）。EPS本身呈溶解态，属于溶解有机碳库；但EPS可通过凝结或起泡方式转换形成颗粒态的TEP，属于颗粒有机碳库。EPS能被微生物降解或吸收，直接参与微食物环的碳循环。颗粒态的TEP可聚集生物有机颗粒形成“海洋雪”，加快有机碳的沉降，从而影响碳收支和海洋生物碳泵的效率。因此EPS成为连接溶解态和颗粒态有机碳的桥梁，有效改变了海洋生态系统中有机碳库的分配，在塑造海洋生态系统结构和功能中具有重要地位。本研究通过检测不同种硅藻胞外多聚物在不同生长阶段的形成量和产生方式来研究硅藻胞外多聚物的形成机制，通过定量检测胞外多聚物在DOC-POC碳库的贡献、对细胞积聚的形成及沉降速率的影响，理清海洋硅藻胞外多聚物的形成对碳通量的贡献，进一步揭示胞外多聚物的形成在海洋碳循环中的重要价值。结果表明：硅藻在不同生长阶段形成EPS的量不同，且具有种间差异性；其形成机制也各不相同，可能存在主动释放和被动释放两种方式；EPS促进了细胞的积聚；EPS在DOC-POC碳库的贡献不容忽视。