摘要：在北加州，鲑鱼不仅仅是鱼——它们是部落传统的基石，是旅游业的推动力，也是健康河流的标志。因此，NAU和加州大学伯克利分校的科学家在该地区的鳗鱼河边发现了一个微型营养工厂，可以保持河流健康，让鲑鱼茁壮成长，这并不令人惊讶。

鸣谢:Victor Leshyk/北亚利桑那大学

在北加州，鲑鱼不仅仅是鱼——它们是部落传统的基石，是旅游业的推动力，也是健康河流的标志。因此，NAU和加州大学伯克利分校的科学家在该地区的鳗鱼河边发现了一个微型营养工厂，可以保持河流健康，让鲑鱼茁壮成长，这并不令人惊讶。

科学家在《美国国家科学院院刊》上的研究揭示了藻类和细菌之间的伙伴关系如何像大自然的清洁氮机器一样工作，将空气中的氮转化为食物，为河流生态系统提供燃料，而无需化肥或污染。隐藏的营养工厂增加了水生昆虫的数量，这些昆虫是幼鲑鱼生长和生存所依赖的。

科学家们发现的核心是一种硅藻——一种在玻璃样外壳中的单细胞水生植物——称为Epithemia。这种金褐色的硅藻比一粒食盐还小，大约只有人类头发的宽度，在保持河流的生产力方面发挥着巨大的作用。

在每个硅藻体内，生活在被称为重氮质体的细胞内的细菌伴侣——微小的固氮隔间，将空气转化为植物食物。

硅藻Epithemia捕获阳光并制造糖，重氮质体利用糖将大气中的氮转化为营养形式。反过来，重氮质体提供氮，帮助硅藻保持光合作用。

“这是大自然版本的清洁营养管道，从阳光到鱼，没有产生的径流有害藻类大量繁殖”北亚利桑那大学的生物学教授、该研究的主要作者简·马克斯说。

Marks马克斯说，到了夏末，鳗鱼河边的绿藻刚毛藻布满了锈红色的表皮。在这个阶段，藻类-细菌组合提供了进入河流食物网的高达90%的新氮，为昆虫食草动物提供了所需的燃料，并从底部为鲑鱼提供了动力。

“健康的河流不会凭空出现——它们是通过生态相互作用来维持的，就像这种合作关系，”玛丽·鲍尔说，她是该研究的合著者，也是加州大学伯克利分校安吉洛海岸山脉保护区的系主任，该研究是在那里进行的。

“什么时候土著种在健康的食物网中茁壮成长，河流提供清洁水、野生动物以及渔业和户外社区的必要支持。"

利用先进的成像技术，研究小组观察了合作伙伴在一个完美的循环中交换生命的必需品:硅藻利用阳光和二氧化碳制造糖并与细菌分享，然后细菌利用糖将空气中的氮转化为植物养料。氮帮助硅藻制造更多的糖，因为光合作用的关键酶需要大量的氮。

“这就像一个握手协议:双方都受益，整条河繁荣昌盛，”NAU的博士后研究员、这项研究的同位素示踪负责人迈克·赞皮尼说。"结果是能量和养分的高效循环."

这种合作关系并不是鳗鱼河独有的。上皮血症和类似硅藻–diazo Plast团队生活在世界各地的河流、湖泊和海洋中，通常是在氮缺乏的地方。这意味着它们可能正在悄悄地提高许多其他生态系统的生产力。

除了在自然界中的作用，这种清洁高效的养分交换可能会激发新技术，如更高效的生物燃料、无污染的天然肥料，甚至是改造成自己制造的作物氮，降低农民的成本，同时减少对环境的影响。

Marks马克斯说，当自然工程师解决了这个优雅的问题时，它提醒我们当人、地方和发现走到一起时会发生什么。

来源：科技的纸飞机