总有机碳（TOC）与珊瑚缸：一个初步的调查（第1部分）（转帖）

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引言：在DOC、TOC、珊瑚细菌与珊瑚健康间的似是而非的联系   

世界上的珊瑚礁因捕鱼、旅游与保护海岸而产生的经济效益每年大约是3750亿美元（Costanza，1997）。不幸的是，在世界的很多区域中珊瑚礁正在死亡。比如，加勒比海域在过去30年里遭受了失去80%珊瑚的打击（Garder，2003）。这些相关联的事实，促使人们努力做两件事情：找出导致珊瑚礁消失的原因，并进行可能的干预。虽然自然界发生的冲击也不能被排除在外，但闯入珊瑚礁生态系统的很多人类活动已被视为导致热带珊瑚死亡或紧迫的原因。所有的研究活动都聚焦在造礁珊瑚的生态意义以及它们对环境改变做出的反应。很多观察到的珊瑚遭难/死亡的情况，都可以在没有好好规划或者管理过程中出了偏差的珊瑚缸中重现。因此，要保持我们的家庭珊瑚缸中精心培养的娇贵生物的健康并维持其生命，依然是很大的挑战，尤其是在缸龄增加和废物积累的情况下。

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可喜的是，有一大堆的信息可以被勤奋的鱼友拿到并提供帮助，尽管这些信息中有的是传闻、有的经过了严格的实验验证。与成功地管理珊瑚缸相关的很多（或者说大多数？）标准数据已经被确认。光照、造流、温度、喂食等等，都可以通过几种不同但有效的方法解决。维持水质化学参数可能麻烦一些，重要且微量的水中物质在消耗/去除与生产/添加之间需要保持平衡。但不管怎样，主要元素/化学成分的可接受范围已经被规范化了，监视和维持盐度、碱度、钙、镁、锶、碘、硝酸盐、氨、磷酸盐等成分的必要方法也为大家所知，而且容易实施。但是，上面列出的海水成分中遗漏了一种值得关注、而且可能相当重要的角色：碳。

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溶解态有机碳（DOC）、颗粒态有机碳（POC）、总有机碳（TOC）是什么？

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    这里所说的碳是很复杂的词汇，指的是包含碳元素的化学物质，既包括溶解在水里的，也包括以微粒状悬浮在水中的（包括单细胞生物）。这些碳源被合称为总有机碳（TOC）。DOC和POC的区分是比较生硬的，直接依据商用过滤材料的性能。

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目前，DOC的操作定义是能否通过过滤材料的0.2mm微孔。那些不能通过的含碳物质包括大部分细菌和单细胞生物，就被作为POC（Benner,2002）。

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   溶解态和颗粒态的有机物合称为“海洋的温床”，这是为了称赞它们对整个海洋生态系统的基础作用（Ducklow, 2002）。它们是海洋微生物的食物来源，整个海洋食物金字塔就坐落在这些能量源上。海洋中97%的有机物形态都是DOC，衡量一下海水中的DOC总量将产生令人惊愕的数字：650~700 x 1015克碳！这个数字与空气中的总碳量（CO2形式）有相同的数量级（约750 x 1015克）（Hedges,2002; Benner,2002）。

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这些DOC的组成依然是神秘的，因为区分和识别其种类是相当困难的。但是，借助现代分离技术和复杂的识别方法，已经取得了一些进展。这个大范围的生物代谢物的某些成分已经被鉴定出来，DOC成分的最佳估计大概是这样的情况：

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约6%的DOC来自于二聚糖，包括葡萄糖、半乳糖、海藻糖、甘露糖以及木糖；

约3%来自于二聚氨基酸，包括氨基乙酸、精氨酸、丙氨酸、苯基丙氨酸、丝氨酸、苏氨酸、天冬氨酸......等等；

约1%来自二聚氨基糖，包括N-醋酸基葡萄糖胺、N-醋酸基半乳糖胺；

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这样，只有大约10%的DOC可以被常见的生物化学分类所量化。剩下的90%依然不能识别。这些不被了解的碳源主体被称作“海洋腐殖质”或“不溶性碳”，但这些称呼不能提供任何有用的化学标识。实际上，即便是上面列出的DOC中被称为碳水化合物或氨基酸的东西也让人误解。这些物质起初是聚合物形态，然后很多氨基酸连接成长链形成缩氨酸或蛋白质，接着很多单个的糖分子吸附到长链上，形成低聚糖。只有经过酸催化水解过程，这些聚合体才会被分解成单个成分，被识别成上面列出的物质形态。图1示意了这些物质作为单体和聚合物链的某一部分的情形。海水中DOC主体部分的代谢时间从数小时到数周不等，残余物最终落入深海，C14年代测量技术显示其年龄在4000到6000年之间。

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图1