Abstract While seagrass communities serve important ecological and economic purposes, their health has been declining worldwide. Sediment sulfide toxicity might be an important stressor of seagrasses, but isolating single variables is difficult in the field and few studies have investigated direct physiological effects. We used flow-through respirometry to investigate whether sulfide affects fluxes of metabolic gases (O2, CO2, NH3, H2S) by the shoots and roots of the North American native seagrass Zostera marina. O2 transport from the shoots to the roots occurs in Z. marina and might also be involved in sulfide detoxification. We therefore hypothesized that such O2 transport would occur to a greater extent in plants with higher shoot-to-root mass ratios, improving sulfide detoxification, thereby maintaining nitrogen uptake by the roots. We found that the roots primarily consumed O2, which increased with increasing shoot-to-root mass ratio, but this relationship was dominated by root mass and was disrupted by sulfide. In response to sulfide, root O2 consumption decreased by more than 50 %, whereas shoot photosynthesis (O2 production; light) and aerobic respiration (O2 uptake; dark) were not significantly affected. H2S concentrations decreased in root chambers, indicating either oxidation from shoot-supplied O2 or uptake of sulfide by roots. Besides O2 and H2S, no other gas flux was affected by sulfide exposure. Our data suggest that root mass controls the physiological space of Z. marina between sulfide-free and sulfide-rich conditions and this space increases with decreasing seagrass size.

中文翻译：

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硫化物的影响和根质量对海草 Zostera marina 代谢通量的影响

摘要 虽然海草群落具有重要的生态和经济目的，但它们的健康状况在世界范围内一直在下降。沉积物硫化物毒性可能是海草的一个重要压力源，但在该领域很难分离单个变量，而且很少有研究调查直接的生理影响。我们使用流通式呼吸测量法来研究硫化物是否影响北美原生海草 Zostera marina 的枝条和根部的代谢气体（O2、CO2、NH3、H2S）通量。O2 从芽到根的运输发生在 Z. marina 中，也可能参与硫化物解毒。因此，我们假设这种 O2 运输将在具有较高芽与根质量比的植物中发生更大程度，从而改善硫化物解毒，从而维持根部对氮的吸收。我们发现根主要消耗 O2，随着芽与根质量比的增加而增加，但这种关系以根质量为主，并被硫化物破坏。对硫化物的响应，根系 O2 消耗量减少了 50% 以上，而枝条光合作用（O2 产生；光照）和有氧呼吸（O2 吸收；黑暗）没有受到显着影响。H2S 浓度在根室中降低，表明来自芽供应的 O2 的氧化或根吸收硫化物。除 O2 和 H2S 外，其他气体通量均不受硫化物暴露的影响。我们的数据表明，根质量控制着 Z. marina 在不含硫化物和富含硫化物的条件之间的生理空间，并且这个空间随着海草尺寸的减小而增加。随芽根质量比的增加而增加，但这种关系受根质量支配，并被硫化物破坏。对硫化物的响应，根系 O2 消耗量减少了 50% 以上，而枝条光合作用（O2 产生；光照）和有氧呼吸（O2 吸收；黑暗）没有受到显着影响。H2S 浓度在根室中降低，表明来自芽供应的 O2 的氧化或根吸收硫化物。除 O2 和 H2S 外，其他气体通量均不受硫化物暴露的影响。我们的数据表明，根质量控制着 Z. marina 在不含硫化物和富含硫化物的条件之间的生理空间，并且这个空间随着海草尺寸的减小而增加。随芽根质量比的增加而增加，但这种关系受根质量支配，并被硫化物破坏。对硫化物的响应，根系 O2 消耗量减少了 50% 以上，而枝条光合作用（O2 产生；光照）和有氧呼吸（O2 吸收；黑暗）没有受到显着影响。H2S 浓度在根室中降低，表明来自芽供应的 O2 的氧化或根吸收硫化物。除 O2 和 H2S 外，没有其他气体通量受到硫化物暴露的影响。我们的数据表明，根质量控制着 Z. marina 在不含硫化物和富含硫化物的条件之间的生理空间，并且这个空间随着海草尺寸的减小而增加。根的 O2 消耗量减少了 50% 以上，而枝条光合作用（O2 产生；光照）和有氧呼吸（O2 吸收；黑暗）没有受到显着影响。H2S 浓度在根室中降低，表明来自芽供应的 O2 的氧化或根吸收硫化物。除 O2 和 H2S 外，没有其他气体通量受到硫化物暴露的影响。我们的数据表明，根质量控制着 Z. marina 在不含硫化物和富含硫化物的条件之间的生理空间，并且这个空间随着海草尺寸的减小而增加。根的 O2 消耗量减少了 50% 以上，而枝条光合作用（O2 产生；光照）和有氧呼吸（O2 吸收；黑暗）没有受到显着影响。H2S 浓度在根室中降低，表明来自芽供应的 O2 的氧化或根吸收硫化物。除 O2 和 H2S 外，没有其他气体通量受到硫化物暴露的影响。我们的数据表明，根质量控制着 Z. marina 在不含硫化物和富含硫化物的条件之间的生理空间，并且这个空间随着海草尺寸的减小而增加。没有其他气体通量受到硫化物暴露的影响。我们的数据表明，根质量控制着 Z. marina 在不含硫化物和富含硫化物的条件之间的生理空间，并且这个空间随着海草尺寸的减小而增加。没有其他气体通量受到硫化物暴露的影响。我们的数据表明，根质量控制着 Z. marina 在不含硫化物和富含硫化物的条件之间的生理空间，并且这个空间随着海草尺寸的减小而增加。