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近日，中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心、海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室杨桂朋教授团队在海洋二甲基硫化物的生物地球化学研究领域取得系列进展。相关成果相继发表于海洋学著名期刊Progress in Oceanography和Limnology and Oceanography上。 海洋中的生源二甲基硫化物主要包括二甲基巯基丙酸内盐（DMSP）、二甲基硫（DMS）和二甲基亚砜（DMSO）。生源二甲基硫化物在海洋浮游生物体内具有一系列重要的生理功能，并且在海洋硫循环和全球气候调节过程中发挥着举足轻重的作用。目前，杨桂朋教授团队在我国近海长期、连续的观测数据已基本阐明了二甲基硫化物的时空分布格局，然而二甲基硫化物在海洋中的各种迁移转化途径仍需要更为准确地定量评估，其对未来海洋环境变化的响应模式和机制仍需要更为深入的探究。针对上述问题，研究团队依托国家重点研发计划项目和国家自然科学基金项目，系统探究了中国东部陆架海域生源二甲基硫化物的迁移转化过程及其对环境因素变化的响应（图1），并取得了系列成果。 图1 中国东部陆架海域生源二甲基硫化物的迁移转化过程及其对环境因素变化的响应 （1）浮游微生物在海洋生源二甲基硫化物循环过程中的角色 针对国际上广泛关注的海洋有机硫循环的过程与机制问题，杨桂朋教授团队通过2018年夏季黄、东海航次的现场调查，阐明了浮游植物、细菌和海洋生源二甲基硫化物在夏季黄、东海的水平分布特征，明确了浮游植物、浮游动物和细菌在生源二甲基硫化物迁移转化过程中所起的作用，探究了DMS和DMSP在海洋微表层和海洋沉积物这两个特殊海洋环境中的行为（图2），阐明了二甲基硫化物特别是DMS在近海混合层内的迁移转化模式，为深入认识DMS在全球海洋中的循环过程及其对全球变化的影响提供了科学依据。该成果发表于海洋学权威刊物Progress in Oceanography（Ma and Yang, Prog. Oceanogr. 2023）。 研究发现，浮游植物是表层海水中DMSP最主要的来源，约90%的DMSP以颗粒态存在；约90%的DMSP裂解酶活性（DLA）由粒径大于2 μm的生物贡献，因此浮游植物同样是DMSP降解过程的重要贡献者。浮游动物本身不生产DMSP或DMS，但是其对浮游植物的捕食过程影响了颗粒态DMSP（DMSPp）的降解和DMS的产生。由浮游动物的捕食引起的DMSP降解过程约占DMSP总降解的60%，由浮游动物捕食引起的DMS生产约占DMS微生物生产的65%。细菌是DMSPd降解以及DMS生产和消费最主要的生物参与者，微生物消费是DMS在表层海水中最主要的去除途径。 图2. 2018 年夏季黄、东海中浮游植物、浮游动物和细菌在DMSP和DMS迁移转化过程中的角色 （2）生源二甲基硫化物的浓度和迁移转化过程对特定环境因素变化的响应 杨桂朋教授团队基于2017年春季和2018年夏季两次船基微宇宙实验结果，探讨了黄、东海海域未来可能发生的环境变化对浮游植物和生源二甲基硫化物的影响，验证了“富营养化、沙尘沉降和海洋酸化可能改变海洋微生物生物量和群落结构，影响海洋生源二甲基硫化物地球化学循环，影响DMS的海–气扩散通量，从而影响区域大气环境和气候”这一假设。该成果发表于海洋学著名刊物Limnology and Oceanography（Ma and Yang, Limnol. Oceanogr. 2023）。 研究表明，生源二甲基硫化物对富营养化、沙尘沉降和海洋酸化的响应程度不一，但总体上环境因素对浮游植物生物量的改变是导致生源二甲基硫化物浓度改变的决定性因素（图3）。硝酸盐的输入对生源二甲基硫化物释放的促进效果最显著，高硝酸盐条件下DMSPp、DMSPd、DMS和DMSO的浓度相较于对照组均有显著提升。沙尘中的离子输入并未对生源二甲基硫化物释放产生显著影响，但是沙尘中的营养盐输入对生源二甲基硫化物产生了促进作用。海洋酸化总体上对生源二甲基硫化物的浓度产生了负面影响，具体表现为使DMSPd降解速率提高，DMSP裂解过程减弱、DMS生产速率降低，进而使得DMS浓度降低。本世纪末黄、东海海域DMS的浓度由于海洋酸化的影响可能降低24%（贫营养条件）至50%（充足的营养条件）。 图3. 2017年春季和2018年夏季实验中浮游植物和生源二甲基硫化物对营养盐输入、沙尘沉降和海洋酸化的响应 杨桂朋教授领衔的研究团队长期从事海洋活性气体研究，在活性气体的海洋生物地球化学及气候效应研究领域取得了一系列创新性成果。本次在Limnology and Oceanography和Progress in Oceanography上发表的系列研究成果是该团队在海洋有机硫化物的生物地球化学循环领域取得的又一重要研究进展。 论文第一作者为杨桂朋教授指导毕业的马乾耀博士，通讯作者为杨桂朋教授。研究工作得到了国家重点研发计划项目和国家自然科学基金的资助。 文章链接： https://aslopubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lno.1235（Responses of biogenic dimethylated sulfur compounds to environmental changes in the northwestern Pacific continental sea）
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