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《中国科学院海洋研究所研究发现近四十年大洋增加碳汇主要存留在上层水体》

  • 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： 熊萍
  • 发布时间：2025-11-30

  • 近日，中国科学院海洋研究所海洋生源物质循环与海洋碳汇过程研究组在国际学术期刊Journal of Geophysical Research: Oceans上发表了一项关于全球大洋颗粒有机碳（POC）垂向输送变化的重要研究成果。

    海洋作为地球系统重要的碳汇，通过“生物泵”过程将大气中的二氧化碳转化为POC并输送至深海，实现长达数百至数千年的碳封存。然而，在全球变暖、海洋酸化加剧和大洋最小含氧带（OMZ）持续扩张的复合影响下，大洋颗粒有机碳（POC）垂向输送效率如何演化尚存争议。尤其受到关注的是，大洋碳汇加强和OMZ扩张导致的POC被保存在上部水层还是深海底部？

    为回答这一疑问，该团队归纳整合了全球大洋547个沉积物捕集器站位的18208条POC通量数据，系统探析了自1980年以来海洋POC通量的演变特征。发现输送进入浅层海洋的POC通量在增加，但输送到深层海洋（>1000米）的POC通量有下降趋势，说明POC在海洋中层和上层的降解加速，导致更多碳停留在中上层海洋参与再循环，而非被输送至深海封存。这一变化不仅削弱了海洋的长期碳汇功能，还通过消耗大量溶解氧加剧OMZ的扩张。该研究首次揭示尽管近年来海洋碳汇在不断增强、OMZ在不断扩张，大洋增加的碳汇主要存留在上层水体，但POC 向深海的输送量并未增加甚至出现明显下降趋势，这一发现挑战了“OMZ扩张有助于碳向深海输送”的传统观点，为理解全球变化背景下海洋碳循环的响应机制提供了重要科学依据。


    论文第一作者为中国科学院海洋研究所博士毕业生田德统，李学刚和宋金明研究员为共同通讯作者，钟国荣、马骏、王彦俊、袁华茂、段丽琴、王启栋、邢建伟、曲宝晓、戴佳佳等为论文共同作者。研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目支持。

    论文信息：

    Tian,D.,Li,X.*,Song,J.*,et al. (2025). A decline in the vertical transport of particulate organic carbon in the global open ocean. Journal of Geophysical Research: Oceans,130,e2024JC021478. https://doi.org/10.1029/2024JC021478.


  • 原文来源：https://qdio.cas.cn/2019Ver/News/kyjz/202510/t20251031_8004675.html
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    • 编译者：熊萍
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    • 近日，中国科学院海洋研究所宋金明、袁华茂研究团队联合德国亥姆霍兹基尔海洋研究中心（GEOMAR），在国际学术期刊Water Research上发表题为“Enhanced carbon sequestration in marginal seas through bacterial transformation”的研究成果。该研究通过D/L-氨基酸示踪，发现边缘海活性有机碳可通过细菌高效转化为相对惰性的细菌有机碳，从而增强边缘海的碳汇。 边缘海虽仅占全球海洋面积的约7%，却贡献了约30%的海洋初级生产力和80%的海洋有机碳埋藏量，是陆海碳交换的关键区域。传统观点认为，浮游植物生产的活性有机碳由于富含碳水化合物、氨基酸等生物活性分子，通常会在数小时至数天内被细菌快速呼吸分解为CO?。然而，水体中细菌生长效率的高度差异性表明，活性有机碳的归宿可能远比想象中复杂。鉴于活性有机碳的转化过程与大气CO?浓度紧密耦合，尤其是在全球近海CO?吸收速率持续上升的背景下，深入揭示其背后的调控机制已成为当前亟须解决的科学问题。 该研究基于对南黄海与东海的三次综合调查，创新性地结合氨基酸碳含量与D-氨基酸细菌标志物技术，定量解析了活性与细菌源颗粒有机碳（POC）的浓度。结果显示，活性POC主要来源于原位浮游植物生产，而总POC中有约23.2±7.7%来自细菌贡献，且与活性POC占比呈显著正相关，表明活性POC被高效转化为细菌有机碳。这一快速转化过程可能受边缘海较高的营养盐水平驱动，从而提升了细菌的生长效率并加速了有机碳的微生物重构。研究团队之前的研究已表明，细菌有机碳中约2/3以相对稳定的碎屑形式存在。基于此，该研究进一步估算全球边缘海每年约有0.08±0.03 Pg（约占总有机碳埋藏量的40%）细菌有机碳最终埋藏于沉积物中，成为海洋碳汇的重要组成部分。 该研究挑战了“活性有机碳基本通过呼吸释放CO?”的传统认知，提出细菌转化驱动碳增汇的关键途径，为解释近海CO?吸收增强现象提供了新的视角。随着全球变暖导致大洋层化加强可能引起的生物泵作用减弱，边缘海受人为富营养化影响的持续加剧或将进一步增强其碳汇能力。 论文第一作者为中国科学院海洋研究所毕业博士生、现为德国GEOMAR和法国海洋环境科学实验室（LEMAR）博士后郭金强，共同通讯作者为中国科学院海洋研究所宋金明、袁华茂研究员。研究得到了国家自然科学基金和山东省自然科学基金等项目的联合支持。 论文信息： Jinqiang Guo,Bu Zhou,Eric P. Achterberg,Yuan Shen,Jinming Song*,Liqin Duan,Xuegang Li,Huamao Yuan*. 2025. Enhanced carbon sequestration in marginal seas through bacterial transformation,Water Research,281: 123595. https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.123595 文章链接： https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135425005081
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  • 《中国科学院海洋研究所研究发现西太平洋最小含氧带可显著增强深海碳汇》
    • 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：熊萍
    • 发布时间：2025-11-07
    • 近日，中国科学院海洋研究所海洋生源物质循环与碳汇过程研究组在揭示西太平洋最小含氧带（OMZ）对深海碳汇影响方面取得新认识，系列研究成果发表在国际学术期刊Marine Environmental Research上。 大洋OMZ作为横亘在大洋上中层广阔的低氧水体，其在全球变暖的背景下调控海洋生态系统变化、海洋生物种群分布、全球物质循环和气候变化等中发挥着不言而喻的重要作用。西太平洋OMZ分布复杂且变化剧烈，对海洋碳循环特别是碳汇过程产生了重要影响，但西太平洋OMZ的结构变化、碳与OMZ低氧环境的耦合关系以及碳汇演化趋势并不清晰，亟须探明。 研究团队基于多个航次的西太平洋调查，在剖析溶解氧（DO）、颗粒有机碳（POC）、溶解有机碳（DOC）、溶解无机态碳（DIC）、营养盐等分布变化基础上，探究了西太平洋OMZ的结构特征、控制因素和对碳的影响。结果表明，西太平洋OMZ的总体强度较弱，应以3.2 mg/L为DO阈值，西太平洋不同区域OMZ垂直和水平方向上具有显著的差异性。垂直方向上，海水分层对OMZ的范围有重要影响，各个断面OMZ的上边界均位于盐度跃层之下，DO最小值均位于温跃层以深的水层。水平方向上，东、西太平洋的OMZ存在密切的联系，东太平洋的OMZ以“水舌”状侵入西太平洋，并在10°N附近存在向西最大的延伸。具体来看，上层水体受北赤道流影响，中下层水体受南极中层水和南极底层水的流动路径影响，使OMZ在2000 m水柱中的比例呈现自东向西降低趋势，由A断面的41.5%逐渐降至D断面的32.5%。OMZ上方30~200 m的水层中碳的变化最为剧烈，在OMZ内部，由于DO维持在较低水平，碳的变化不大。DOC和POC在OMZ的上方、内部和下方呈现一致的变化趋势。 研究的重要发现是，DO在有机碳向无机碳的转化过程中起着决定性作用，OMZ的内部DOC和POC的减少速率显著低于OMZ上方的水层，表明OMZ内部的有机质降解速率远低于OMZ的上方水体，OMZ加强了有机质向下层水的输送，这可显著增强深海的碳汇强度。由此可见，大洋OMZ在深海碳汇形成上意义重大。 论文第一作者为中国科学院海洋研究所温丽联特别研究助理，通讯作者为宋金明研究员和马骏副研究员，李学刚、徐奎栋、戴佳佳、袁华茂、段丽琴、王启栋、邢建伟、曲宝晓、钟国荣等为共同作者。研究得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金等项目的支持。 论文信息： [1] Wen, L., Ma, J.*, Li, X., Dai, J., Song, J.*, Wang, Q., Xu, K., Xing, J., Qu, B., Zhong, G., 2025a. The carbon transport mediated by the mild oxygen minimum zone (OMZ) in the seamount area of the Western Pacific. Marine Environmental Research 204, 106916. [2] Wen, L., Ma, J.*, Li, X., Dai, J., Song, J.*, Wang, Q., Yuan, H., Xing, J., Qu, B., 2025b. Low oxygen in the open ocean: A case study of mild oxygen minimum zone (OMZ) in the Western Pacific. Marine Environmental Research 207, 107087.
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