《海草草甸中二氧化碳动态对比研究:富有机碳珊瑚礁与贫有机碳陆源沉积物的差异及其对碱度增强的影响》

  • 来源专题:深海资源开发
  • 编译者: 徐冰烨
  • 发布时间:2025-03-18
  • 海岸带蓝碳生态系统(CBCEs)包括红树林、海草和盐沼,具有高效的生产力,能有效地将大气中的CO2转化为有机生物质,并将碳埋藏在沉积物中。海岸带蓝碳生态系统具有较高的单位面积碳埋藏率,被认为是一种有效海洋CO2去除(CDR)方法。其同时也有重要的生态价值,例如维持丰富的生物多样性,提供洪水和风暴保护,减缓海洋酸化,以及通过光合作用产生有机碳(OC)。最近的研究表明,与沉积物中厌氧呼吸和碳酸钙(CaCO3)溶解速率的增加有关的沉积物总碱度(TA),可能是CBCE中被忽视的一个组成部分。

    由于不同的底栖生物特性使碳酸盐化学性质进一步复杂化,TA对海草草甸CO2吸收的贡献仍有待探索。为了解决这一问题,台湾海洋大学联合其他单位的学者比较了两类海草草甸(一类位于富有机碳的珊瑚礁中,另一类位于贫有机碳的陆地沉积物中)的上覆水和孔隙水的碳酸盐化学、沉积物碳含量、矿物组成以及底栖TA和溶解无机碳(DIC)通量。

    研究从东沙岛和垦丁的两个海草草甸进行采样,并测量TA、DIC和pH。根据测得的DIC和TA数据计算pCO2和文石饱和度(ΩAr)。孔隙水中的钙离子浓度采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定。沉积物中的总有机碳(TOC)、总无机碳(TIC)和总氮(TN)使用元素分析仪测定。

    研究发现,位于东沙岛的海草草甸,其沉积物以高有机碳的珊瑚礁为主,底栖TA通量在干季和湿季分别达到约72.8和75.8 mmol m-2 d-1,这一数值不仅远超垦丁陆源沉积物海草草甸(仅0.53 mmol m-2 d-1),甚至比全球红树林的平均碱度通量(81 mmol m-2 d-1)更为突出。这种差距直接反映在海水碳酸盐化学特征上:东沙岛海域的pH值持续高于南海平均水平,文石饱和度(ΩAr)在0.84-9.16范围内波动,同时海水pCO2显著低于大气水平,总碱度(TA)峰值可达8,339 μmol kg-1,显示出强烈的碳汇效应;而垦丁海域的相应指标则接近或略低于区域背景值,碳汇能力明显偏弱。

    研究结果表明,不同地点之间的矿物组成和OC存在显著差异。东沙岛沉积物主要由高OC含量的碳酸盐矿物组成,是海草草甸全球平均水平的6倍。相比之下,垦丁沉积物主要由陆生非生物矿物组成,东沙岛具有较高的CaCO3含量和较高的OC含量,其底栖TA通量显著高于垦丁海岸,后者主要包含低OC含量的陆源沉积物。东沙岛TA产量的升高表明代谢性碳酸盐溶解和硫酸盐还原作用增强。这些研究结果突出了沉积物特性在CBCE的CDR潜力中的重要性。

  • 原文来源:https://mp.weixin.qq.com/s/EhsH51o83y7tk3s-svwHkg
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    • 新的重大项目调查了海草草地作为碳汇的潜力2025年1月24日/基尔。海草如何帮助应对气候变化?这个问题是新研究项目ZOBLUC(“作为波罗的海蓝色碳汇的Zostera marina”)的重点,该项目现在在基尔GEOMAR Helmholtz海洋研究中心的领导下启动。该项目旨在调查海草草甸作为碳汇的作用,并制定保护它们的建议。作为德国联邦环境部(BMUV)和石勒苏益格-荷尔斯泰因州能源转换、气候保护、环境和自然部(MEKUN)自然气候保护行动计划(ANK)的一部分,该项目将持续到2030年9月,资金约为600万欧元。海草草地促进生物多样性,通过减弱海浪和改善水质来促进沿海保护。它们在储存二氧化碳(CO2)方面也非常有效,因为水下植物在叶子和根部以及周围的沉积物中隔离碳。 GEOMAR Helmholtz海洋研究中心基尔与基尔大学(CAU)和石勒苏益格-荷尔斯泰因州环境办公室(Landesamt für Umwelt,LfU)合作,启动了一个新项目,以研究海草草地作为天然碳汇的作用,并制定保护和恢复战略。 该项目的名称ZOBLUC代表“Zostera marina作为波罗的海的蓝色碳汇”——Zostera marina是海草的学名。该项目由德国联邦环境部的基于自然的气候行动计划(ANK)和国家资金资助,总预算约为600万欧元。 海草保护的三个重点领域 科学项目负责人、GEOMAR海洋生态学教授Thorsten Reusch博士解释说:“海草草地就像水下泥炭地。”“它们储存碳,几个世纪以来,碳被保存在缺氧的沉积物中。”该项目将研究海草草地在哪些条件下储存了最多的二氧化碳,以找到蓝碳热点,而蓝碳热点又将成为保护的黄金地区。Reusch:“例如,与沉积速度较快的平静海湾相比,波浪驱动侵蚀强的地区储存的碳更少。”这项研究不仅将量化海草草地的碳储存能力,还将模拟海草草地在不同环境条件下的变化。 GEOMAR的另一个重点是海草草地的恢复。确保恢复的草地具有弹性和可持续性至关重要。Reusch说:“重新种植海草是没有意义的,这些海草在几年内无法在水温上升中幸存下来。”实验研究将使海草暴露在各种压力因素中,以培养强壮、适应气候的种群并实践“辅助进化”。 社区参与水下园艺 第三个重点是让当地人参与恢复过程。在前几年开发了培训计划并测试了小规模海草恢复后,GEOMAR现在计划在志愿者的帮助下大幅扩大其努力。Reusch:“试点阶段已经成功完成;现在我们正在扩大规模。” 迫切需要这种支持,因为恢复失去的海草草地最可靠的方法仍然是通过潜水手动种植单个芽。Reusch说:“完成培训课程很重要,并且只使用我们检查过是否适合恢复的区域。” 潜水俱乐部和非政府组织将利用志愿潜水员在经过科学选择的修复地点种植海草。在这些努力中收集的观测数据将在GEOMAR进行分析,以完善未来的修复实践。 其他种植技术的发展,如播种,是去年9月开始的平行项目SeaStore II的重点。 使用多束声纳和无人机进行测绘 然而,第一步是对波罗的海现有海草甸进行全面测绘。来自CAU的Natascha Oppelt教授和Jens Schneider von Deimling博士及其团队将使用结合了先进光学和声学测量技术的遥感方法。CAU还将负责使用无人机监测新种植的区域。 ZOBLUC的成果将通过研讨会和政策建议进行分享,以推进波罗的海海草草地的保护和恢复。 背景:蓝碳 蓝碳是红树林、盐沼和海草草地等海洋和沿海生态系统储存的二氧化碳。海草草地以死生物量和有机沉积物颗粒的形式隔离碳,这些物质在缺氧的海底停留了几个世纪——很像陆地上的泥炭地。 背景:辅助进化 辅助进化是一种旨在加速生物体的进化适应的技术,使它们对环境变化更具弹性。在这个项目中,海草植物在GEOMAR的气候室中暴露在实验性热浪中。这种方法识别了潜在的耐热本地种群,并使用先进的方法——从细胞生理反应(代谢组学)到基因分析(基因表达研究)和微生物组研究——来了解植物复原力背后的机制。
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    • 编译者:zhoubz
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