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摘要
異養(yǎng)細(xì)菌生長效率（BGE），即消耗的碳和產(chǎn)生的細(xì)菌生物量之間的比率，是理解水生生態(tài)系統(tǒng)中有機(jī)物質(zhì)流動的關(guān)鍵因素。 通常用于估計細(xì)菌呼吸的方法需要長時間培養(yǎng)（24至36小時），以測量氧減少的非線性模式可能會影響B(tài)GE計算的顯著速率。 這些呼吸估計值通常與通過較短培養(yǎng)時間的放射性示蹤劑摻入測定的細(xì)菌產(chǎn)率進(jìn)行比較。 本研究的目的是改進(jìn)細(xì)菌呼吸的測定，以更好地估計BGE。 為此，我們在無捕食者（0.6μm過濾）的海水樣品中使用了氧微探針，并平行測定了細(xì)菌豐度。 氧氣微探針的使用使我們能夠在培養(yǎng)過程中連續(xù)監(jiān)測氧氣濃度。 因此，只要觀察到氧氣顯著減少，就可以調(diào)整培養(yǎng)時間。 在最具生產(chǎn)力的地點(diǎn)，呼吸從孵化開始就可測量，并隨時間變化。 相比之下，在寡養(yǎng)場所，呼吸通常僅在5至10小時的滯后期后才可檢測到，并在此后保持不變。 根據(jù)呼吸測量期間觀察到的細(xì)菌豐度變化計算BGE。 這樣，這兩個過程都是在類似的培養(yǎng)條件下確定的。 相比之下，使用放射性示蹤劑衍生的細(xì)菌生產(chǎn)系統(tǒng)性地導(dǎo)致低估BGE。 通常用于估計細(xì)菌呼吸的方法需要長時間培養(yǎng)（24至36小時），以測量氧減少的非線性模式可能會影響B(tài)GE計算的顯著速率。這些呼吸估計值通常與通過較短培養(yǎng)時間的放射性示蹤劑摻入測定的細(xì)菌產(chǎn)率進(jìn)行比較。本研究的目的是改進(jìn)細(xì)菌呼吸的測定，以更好地估計BGE。為此，我們在無捕食者（0.6μm過濾）的海水樣品中使用了氧微探針，并平行測定了細(xì)菌豐度。氧氣微探針的使用使我們能夠在培養(yǎng)過程中連續(xù)監(jiān)測氧氣濃度。因此，只要觀察到氧氣顯著減少，就可以調(diào)整培養(yǎng)時間。在最具生產(chǎn)力的地點(diǎn)，呼吸從孵化開始就可測量，并隨時間變化。相比之下，在寡養(yǎng)場所，呼吸通常僅在5至10小時的滯后期后才可檢測到，并在此后保持不變。根據(jù)呼吸測量期間觀察到的細(xì)菌豐度變化計算BGE。這樣，這兩個過程都是在類似的培養(yǎng)條件下確定的。相比之下，使用放射性示蹤劑衍生的細(xì)菌生產(chǎn)系統(tǒng)性地導(dǎo)致低估BGE。
異養(yǎng)細(xì)菌在水生生態(tài)系統(tǒng)中占主導(dǎo)地位。 就其數(shù)量豐度而言，它們是生物圈中有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和礦化過程中最重要的生物成分（Cho和Azam，1988年）。 眾所周知，它們至少處理通過海洋浮游生物網(wǎng)絡(luò)的總碳通量的一半（Fuhrman 1992）。 異養(yǎng)細(xì)菌以兩種主要方式促進(jìn)營養(yǎng)物和碳的循環(huán)：通過產(chǎn)生新的細(xì)菌生物量（二次生產(chǎn)）和通過重新礦化有機(jī)碳和營養(yǎng)物（del Giorgio和Cole，1998年）。 了解水生生態(tài)系統(tǒng)中浮游細(xì)菌的這種雙重特性是當(dāng)代微生物生態(tài)學(xué)的一個中心范例（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(xì)菌生物量之間的比率）是評估水生生態(tài)系統(tǒng)碳收支的先決條件。
許多作者明確強(qiáng)調(diào)BGE在時間（Lemée等人，2002年）和空間（Griffith等人，1990年）上的變化。 事實上，BGE取決于多種因素，如有機(jī)質(zhì)和礦物質(zhì)的數(shù)量和質(zhì)量。 更準(zhǔn)確地說，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似乎也與無機(jī)營養(yǎng)物的可用性（Tulonen等人1992年；Krore 1993年；Zweifel等人1993年）、不穩(wěn)定碳池的濃度（Barillier和Garnier 1993年；Middelboe和Sondergaard 1993年）以及浮游細(xì)菌的生長率（Middelboe等人1992年）呈正相關(guān)。 據(jù)報道，BGE與溫度呈負(fù)相關(guān)（Bjornen 1986，Daneri et al.1994），但其他結(jié)果不支持這一假設(shè)（Barillier和Garnier 1993；Kroer 1993）。 因此，許多過程可能控制BGE，這些過程本身可以回答不同的控制因素（del Giorgio和Cole，1998）。 任何一個系統(tǒng)中BGE的巨大可變性表明，目前，在研究新生態(tài)系統(tǒng)時，可能無法從文獻(xiàn)數(shù)據(jù)中推斷BGE值。
BGE可以通過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單的有機(jī)碳源（Hobbie和Crawford，1969年）。 盡管這種方法具有優(yōu)勢（高靈敏度、培養(yǎng)時間短、無解偶聯(lián)），但使用簡單化合物（通常不穩(wěn)定）不能代表細(xì)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(jù)使用的基板和測量條件，BGE值可達(dá)到97%（Bjornen 1986）。 其他方法需要解偶聯(lián)（例如，細(xì)菌必須與其他浮游生物成分物理分離），以便專門確定異養(yǎng)細(xì)菌的活動。 這通常通過在2至0.6μm范圍內(nèi)進(jìn)行過濾來嘗試。 這些方法包括在原位測量可用有機(jī)物的細(xì)菌消耗量，并將其與細(xì)菌產(chǎn)量估計器進(jìn)行比較。 細(xì)菌產(chǎn)量通常通過放射性示蹤劑摻入（3H-胸腺嘧啶核苷或亮氨酸）來確定，但也可以通過細(xì)菌豐度的變化來估計。 為了測量有機(jī)物的細(xì)菌消耗量，提出了不同的指標(biāo)：溶解有機(jī)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的培養(yǎng)時間（24、36或72小時）來測量DOC、O2或CO2的顯著變化。 因此，瓶效應(yīng)可能導(dǎo)致細(xì)菌群落組成的變化（Masana等人，2001年；Gattuso等人，2002年）和/或營養(yǎng)資源的枯竭（Pradeep Ram等人，2003年）。 因此，結(jié)果可能不能代表最初的細(xì)菌組合。 因此，重要的是使用一種方法來估算BGE，該方法允許在小于24小時的培養(yǎng)時間內(nèi)連續(xù)測量有機(jī)物的消耗量。
可使用不同的技術(shù)對氧氣進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，例如在過去幾年中開發(fā)的帶有氧氣宏觀探針的呼吸計（Langdon 1993；Taylor等人，2003）。 最近，一種基于氧的質(zhì)譜測定的半連續(xù)技術(shù)（Kana 1994）被用于測量河口水域的細(xì)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(xì)菌呼吸的方法，目的是確定細(xì)菌的生長效率。 氧微探針已經(jīng)在底棲系統(tǒng)中使用了20多年，但這項技術(shù)尚未應(yīng)用于浮游生物系統(tǒng)。 我們首先描述了這種方法的優(yōu)點(diǎn)，它允許連續(xù)監(jiān)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養(yǎng)狀況下的BGE。
使用氧微電極來研究細(xì)菌的呼吸作用以確定浮游細(xì)菌的生長速率——摘要
使用氧微電極來研究細(xì)菌的呼吸作用以確定浮游細(xì)菌的生長速率——材料和程序
