导读 锰是所有生命的重要元素,但它在光合作用中起着特别关键的作用,它是从水中分解氧分子的催化剂。在海洋中——浮游植物是光合作用的关键来源

锰是所有生命的重要元素,但它在光合作用中起着特别关键的作用,它是从水中分解氧分子的催化剂。在海洋中——浮游植物是光合作用的关键来源——锰以三种氧化态存在:Mn(II)、Mn(III) 和 Mn(IV)。

在 Mn(II) 形式中,锰非常易溶,可以被浮游植物用作光合作用的微量营养素。在 Mn(IV) 形式中,它形成高反应性固相锰矿物,可以作为海绵从溶液中去除其他元素。了解锰氧化态的相对丰度可以告诉我们锰在其中扮演着哪些重要角色。过去对低纬度海洋的研究表明,近海表层中各种氧化态的相对丰度存在日变化。

在一项新的研究中,向等人。使用 2015 年 GEOTRACES 北冰洋航行期间收集的样本探索锰氧化态丰度的周期性。作者试图使用基于同步加速器的 X 射线吸收光谱来识别北极的昼夜变化。微米大小的锰颗粒是从测量船抽取的海水中提取的,海水深度约为 20 米,白天阳光可以到达那里,研究人员分析了涵盖当地时间范围的 13 个样本。

根据光谱结果,作者估计了每个样品的平均氧化态,并将其与样品收集时的可用光相关联。北极地区的一个复杂因素是在一年中的某些时候存在白天 24 小时和黑夜 24 小时。将 13 个样本分为四组,分别对应于它们是在白天还是夜间采集以及当时是否存在昼夜日照循环。

作者的分析发现,在黑暗中采集氧化程度最高的样品,在白天采集氧化程度最低的样品。具体而言,在光照下采集的样品的平均氧化态小于 2.4,而在黑暗中采集的样品的平均氧化态大于 3.0。虽然样本总数相对较少,但这是氧化过程中存在昼夜循环的有力证据状态。由于锰在还原状态下可能是基于光合作用的生态系统的关键微量营养素,并且在氧化状态下就像海绵一样,这一观察结果可能对北极极端光照或黑暗时期的生物和化学循环具有重要意义。