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
