《Nature communications:沿岸上升流中多种生物泵路径的固碳作用》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: liguiju
  • 发布时间:2023-09-17
  • 研究表明,海洋浮游生物有机碳可以通过生物碳泵(BCP)输送到深海并长期封存。据估计,BCP每年可运输5-12 Pg的生物碳进入深海,同时BCP微小变化会对大气二氧化碳含量产生实质性影响。然而,由于缺乏量化碳泵途径的研究,科学家难以预测BCP对未来气候变化的具体影响。
    美国佛罗里达州立大学的科学家收集了长期生态研究(LTER)项目在加州生态系统(CCE)进行的11次(长达1个月)航次数据,同时量化由颗粒下沉、垂直迁移和粒子物理运输介导的有机碳通量。这些不同的碳转运机制可能导致不同的再矿化深度和相应的封存时间,并影响海洋应对气候变化的反应。研究结果表明下沉粒子在BCP扮演了最重要的角色,在100m的水深范围内,输出9.0 mmol C m−2d−1,封存3.9 PgC。在浅海,物理泵(3.8 mmol Cm−2d−1)比主动运输(2.9 mmol Cm−2d−1)输出更多的碳,并主动运输封存更多的碳(1.0 vs. 0.8 PgC)。这项结果对生物碳泵对气候变化的影响的响应,具有重要的意义。(李亚清 编译)

  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41467-023-37771-8
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    • 编译者:liguiju
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    • 观测重建表明:当代沿海海洋对CO2的吸收量有所增加。然而,驱动全球吸收加剧的机制及其相对重要性仍不清楚。德国Geesthacht亥姆霍兹中心海岸系统研究所的科学家通过区域网格细化和增强的过程表示将沿海碳动态整合到全球模型中。研究结果发现:沿海CO2吸收的增加主要是由生物对气候引起的循环变化的反应(36%)和河流养分负荷的增加(23%)驱动的,两者合计超过了海洋CO2溶解度泵(41%)。河流影响是通过增加陆架断裂处有机碳输出来调节的,从而增加了公海的碳富集度。在气候持续变化和海洋酸化的情况下,随着海水容纳CO2的能力下降,生物固碳的贡献增加。无缝沿海海洋一体化提高了碳循环模型的现实性,这与解决气候变化减缓工作的影响相关。(熊萍 编译)
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    • 编译者:liguiju
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    • 海洋与海洋生物圈的共同进化在塑造大气化学、气候系统的演变以及长期的星球宜居性等方面发挥了核心作用。这种共同进化的一个组成部分是海洋生物泵,生物泵是指将大气中的二氧化碳作为有机碳转移到海洋内部和海洋沉积物中。其中,阳光照射的海洋表层水中的光合作用以及随后的颗粒有机物的下沉将大气中的碳转移到海洋内部和海底沉积物中,从而调节了海洋中的碳。 在现代海洋研究中的观察表明,生物泵的总体有效性受多种物理、化学和生物因素控制,包括富含有机物的“海洋雪”颗粒的聚集和分解、微生物的代谢功能、浮游动物在水体中垂直迁移(DVM)、浮游动物产生的放牧和粪便颗粒以及聚集体和悬浮的“压载”矿物之间的相互作用。所有这些因素在地质时期都发生了巨大变化,有可能推动全球生物地球化学循环发生根本性变化。 科学家们对物种起源已经提出了多种模式,特别是真核初级生产者(藻类)的兴起、浮游动物的出现以及初级生产者生物量的广泛出现。所有这些变化都可能对海洋生物碳泵的动力学产生潜在的重要影响,对海洋-大气氧合作用、同位素漂移、主要的气候扰动以及复杂生命的早期演变都可能产生深远的影响。但是关于生物、生态和非生物环境因素对构造随着时间推移海洋生物碳泵的重大变化的相对影响的系统比较尚有限。 11月30日发表在《地球科学》(Nature Geoscience)上的这篇文章中,作者提出了一种海洋生物碳泵的新机制模型,并用它来评估生物泵的有效性在整个地球历史上是如何变化的。该模型将随机颗粒的聚集和运输与依赖于温度和氧气的有机物再矿化结合在一起。其构成要素是聚集的浮游植物细胞簇(例如硅藻、大型非骨骼藻类、小型微型浮游动物或具有各种饲养策略和生态的浮游动物)和陆生尘埃颗粒。作者使用生物碳泵的机械模型来重新研究控制碳从地表水到海洋内部和海洋沉积物的转移效率的因素。 研究证明,从浮游生物为主的生态系统向更富含真核生物的生态系统的转变不太可能对地球生物泵的效率产生重大影响。相反,能够在水体中垂直移动的大型浮游动物的进化将增强碳向海洋内部的转移。但是,与环境驱动程序相比,浮游生物对生物碳泵的影响仍然相对较小。特别是海洋温度的升高和大气中氧气含量的增加会导致全球有机碳转移效率显着下降。 综上所述,此次研究结果使藻类多样化和行星氧合作用之间的因果关系受到质疑,并表明地球历史上的气候扰动在推动海洋内部碳固存和地球表面氧合作用方面发挥了重要而未被重视的作用。 (李亚清 编译)