典型生态系统微生物自养固碳特征及影响因素OA

自养微生物以其显著的CO_(2)固定能力和卓越的环境适应性,在推动自然界碳循环和缓解全球气候变化中发挥着举足轻重的作用,但不同生态系统中微生物固碳机制和贡献尚不明确。基于近年研究成果,本文综述了自养微生物的固碳途径及分子机制,深入剖析了水生生态系统(如海洋、冰川)以及陆地生态系统(如农田、荒漠、岩溶、森林和草地)中主要微生物固碳途径和群落组成、固碳速率以及影响因素。自然界中微生物存在7种CO_(2)固定途径,其中,卡尔文循环(CBB)在各类生境中分布尤为广泛,而非CBB循环(如rTCA、WL循环等)微生物固碳作用长期被忽视。不同生态系统微生物固碳机制和固碳速率有明显差异,气候因素、土壤性质、农业活动等是调控固碳速率的关键因子,但不同因素对微生物固碳潜力的调节幅度缺乏定量评估。据初步估算,陆地微生物固碳通量可能高于海洋,但目前多数微生物自养固碳研究仍停留在特征酶或基因的定性或定量分析阶段,仍缺乏系统的微生物固碳速率和通量数据评估。因此,全球自养微生物碳汇估算尚存在较大不确定性。本文基于“能量–环境”之间的理论联系,揭示了不同自养固碳微生物途径的生态位分异特征和潜在贡献,为精准评估全球微生物碳汇潜力提供了新视角,对开发基于微生物的“碳中和”技术具有重要指导意义。