《研究发现化石燃料产生的碳在深海海沟富存》

  • 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:2023-01-04
  • 因为独特的地理位置、黑暗无光及高压等因素,深海海沟的观测和研究相比于地球其他地方一直稍显空白。因此,很难在海沟处收集样品并对调节深海有机物质转换过程进行可靠测量。
    然而近年来,南丹麦大学丹麦哈达尔研究中心(Danish Center for Hadal Research at University of Southern Denmark,Hadal)的研究人员开发并应用了先进的水下机器人设备对哈达尔深海海沟进行了多次考察。新的研究表明,深海海沟底部积累了大量的碳,尤其是黑碳。海沟在深海储存有机物质和平衡大气中二氧化碳等方面发挥重要作用。
    黑碳是由化石燃料、木材等燃烧过程中形成的颗粒组成(这些过程同时释放二氧化碳)。因此,黑碳的出现是化石燃烧程度的一个指标。哈达尔海域面积覆盖了全球1%的海底。研究人员从超过6 km深的哈达尔区域深海海沟中获取的沉积物样本。计算出每年大约有50万至150万吨黑碳储存在哈达尔深海海沟。相比之下,化石燃料的燃烧每年排放660万至720万吨黑碳。尽管哈达尔区只占海底的一小部分,但这里储存的碳比深海中的碳要多得多。
    研究人员发现:不仅大量黑碳沉积在深海,其他难以分解的弹性碳也是如此。事实上与深海相比,深海海沟中部每平方米埋藏的弹性碳是深海的70倍。哈达尔带和深海海沟是被忽视的碳储存库,因此代表了全球碳循环的一部分,并抵消了大气中二氧化碳累积的速度。
    研究人员无法确定深海海沟中沉积碳的来源。黑碳可能是附近国家如新西兰、澳大利亚和智利化石燃料的燃烧随风排放到海洋中。这一假设符合这样一个事实,即靠近工业化国家的海沟中黑碳含量最高,而靠近工业化程度较低的国家(如巴布亚新几内亚)的海沟中的黑碳含量较低。然而,风向、洋流和森林火灾等因素会影响这一结论。(李亚清 编译)

  • 原文来源:https://www.sdu.dk/en/nyheder/forskningsnyheder/kulstof-i-dybhavet
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    • 编译者:郭文姣
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    • 最新研究发现,20世纪核试验释放到大气中的放射性碳已经到达海洋的最深处。 AGU杂志《地球物理研究快报》上的一项新研究发现,在地球海沟(包括马里亚纳海沟,海洋最深的地方)的甲壳类动物肌肉组织中进行的核弹试验,首次发现了放射性碳的证据。 自20世纪50年代末以来,海洋表面的生物已经将这种“炸弹碳”吸收到构成它们身体的分子中。这项新的研究发现,深海海沟中的甲壳类动物以这些有机物为食,当这些有机物落入海底时。该研究的作者称,研究结果表明,人类污染可以迅速进入食物网,并进入深海。 “尽管海洋循环需要数百年的时间才能将含有炸弹(碳)的水带到最深的海沟,但食物链的速度要快得多,”中国科学院地球化学家、这项新研究的主要作者王宁说。 ”有一个很强的表面和底部之间的相互作用,生物系统,和人类活动会影响生物系统甚至下降到11000米,所以我们需要小心我们的未来行为,“说太阳和地球化学家,中国科学院在青岛,中国,这项新研究的作者之一。“这是意料之外的,但也是可以理解的,因为它受到食物链的控制。” 作者说,这些结果还有助于科学家更好地理解生物是如何适应深海营养不良的环境的。他们研究的甲壳类动物由于新陈代谢极其缓慢,寿命出奇地长,作者怀疑这可能是对生活在这种贫困和恶劣环境的适应。 建立放射性粒子 碳-14是一种放射性碳,是宇宙射线与大气中的氮相互作用时自然生成的。碳14的含量远低于非放射性碳,但科学家可以在几乎所有生物体中检测到它,并利用它来确定考古学和地质学样本的年龄。 在20世纪50年代和60年代进行的热核武器试验中,当核弹释放的中子与空气中的氮发生反应时,大气中的碳-14含量增加了一倍。这种“炸弹碳”的含量在20世纪60年代中期达到顶峰,然后随着大气核试验的停止而下降。到20世纪90年代,大气中的碳14水平已经比测试前的水平下降了20%左右。 这颗炸弹的碳很快就从大气中掉了出来,混进了海洋表面。自那以后的几十年里,海洋生物一直在使用炸弹碳在细胞内构建分子,科学家们在炸弹试验开始后不久就发现,海洋生物体内的碳14含量有所上升。 海底的生命 海洋最深的部分是hadal海沟,这些区域的海底在海平面以下超过6公里(4英里)。当一个板块俯冲到另一个板块之下时,这些区域就形成了。生活在这些沟壑中的生物必须适应强烈的压力、极度的寒冷、缺乏光照和营养。 在这项新的研究中,研究人员想用炸弹碳作为hadal沟中有机物质的示踪剂,以便更好地了解那里的生物。王和她的同事分析了2017年从热带西太平洋的马里亚纳、穆萨和新不列颠海沟收集到的片脚类动物。片脚类动物是一种小型甲壳类动物,生活在海洋中,以捕食死去的生物或海洋碎屑为食。 令人惊讶的是,研究人员发现,片脚类动物肌肉组织中的碳14含量远高于深海有机物中的碳14含量。然后,他们分析了两脚类动物的肠道含量,发现这些含量与从太平洋表面采集的有机物质样本中估计的碳14含量相符。这表明,片脚类动物有选择地以从海洋表面掉落到海底的碎屑为食。 适应深海环境 新的发现使研究人员能够更好地了解生活在hadal沟中的生物体的寿命,以及它们是如何适应这种独特的环境的。 有趣的是,研究人员发现,生活在这些海沟中的片脚类动物比生活在较浅水域的同类动物长得更大,寿命更长。生活在浅水区的片脚类动物通常活不到两年,它们的平均长度可达20毫米(0.8英寸)。但研究人员在深海沟中发现了有10多年历史的片脚类动物,它们的体长可达91毫米(3.6英寸)。 该研究的作者怀疑,片脚类动物的巨大体型和长寿可能是它们进化到生活在低温、高压和有限食物供应环境中的副产品。他们怀疑这些动物新陈代谢缓慢,细胞周转率低,这使得它们能够长时间储存能量。长寿命也表明污染物可以在这些不寻常的生物体中进行生物积累。 王说:“除了物质主要来自地表,与年龄相关的生物积累也增加了这些污染物的浓度,给这些最偏远的生态系统带来了更多的威胁。” 密歇根大学(University of Michigan)地球与环境科学副教授罗丝·科里(Rose Cory)在一封电子邮件中说,这项新研究表明,深海海沟并非与人类活动隔绝。科里没有参与这项新研究。她补充说,研究表明,通过使用“炸弹”碳,科学家可以探测到人类活动在最遥远、最深的海洋深处的指纹。 科里说,研究人员还用“炸弹”碳来表明,这些生物的主要食物来源是表层海洋中产生的碳,而不是附近沉积物中沉积的局部碳。她补充说,这项新研究还表明,深沟中的片脚类动物已经适应了深沟中的恶劣环境。 科里说:“这里真正新颖的不仅是表层海洋的碳可以在相对较短的时间内到达深海,而且表层海洋产生的‘年轻’碳正在为最深海沟中的生命提供燃料或维持。” ——文章发布于2019年5月8日
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    • 编译者:郭楷模
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