【報資訊】研究揭示綠潮后期大藻對近海碳庫的長期影響

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2月6日，科技日報記者從中國科學院青島生物能源與過程研究所(以下簡稱“青島能源所”)獲悉，該所海洋碳匯與能源微生物研究組以大規模綠潮現場作為天然試驗場，同時結合滸苔室內模擬培養實驗，揭示了綠潮后期滸苔對近海碳庫的劇烈影響。相關研究成果發表于國際期刊《環境科學與技術》。

大規模的大藻藻華-滸苔綠潮在我國黃海已連續16年暴發，對近海碳庫及碳源/匯具有重要影響。綠潮暴發初期，大藻快速增殖會吸收大量CO2用于合成生物量有機碳，并同時釋放一部分溶解有機碳(DOC)和顆粒有機碳(POC)到海水中;而至綠潮后期，藻體密度達到高峰，藻體光合固碳作用減弱，胞外有機碳的釋放增強，使得POC和DOC在海水中大量累積，并在微生物作用下向CO2和溶解無機碳(DIC)轉化。一直以來，業界尚不清楚綠潮后期海水中大量引入的藻源DOC和DIC有多少能被長久留存于海洋行使碳匯功能(包括有機碳匯和無機碳匯)，以及以什么形式進入長期海洋碳循環。

根據青島能源所海洋碳匯與能源微生物研究組的研究，高密度滸苔覆蓋的海水中，POC與DOC濃度大幅提升，同時近海DOC的分子多樣性顯著增高，來自滸苔釋放的DOC分子種類約占了綠潮現場近海海水總DOC分子種類的18%。研究團隊還發現，滸苔釋放的DOC中，約54%以難被微生物利用的惰性溶解有機碳(RDOC)形式存在，并創新性地發現這些藻源RDOC分子種類中約77%是來自滸苔藻體的直接釋放，表明大型海藻也是RDOC的直接釋放源，暗示大型海藻亦可通過類似微型生物碳泵的機制行使碳匯功能(圖1)。

圖1 綠潮后期滸苔對近海惰性溶解有機碳庫的直接和間接貢獻。熊天琦?李鴻妹?馮秀婷制圖

滸苔藻體釋放DOC的其余46%則能很快被微生物降解和轉化，通過呼吸作用形成CO2重返大氣，或以DIC形式溶于海水。現場調查發現，綠潮后期，高密度滸苔覆蓋海水DIC和堿度(TAlk)顯著增加(增幅>50%)，由于微生物呼吸作用的增強，形成強CO2源區，海水也出現脫氧和酸化現象。最重要的一點，室內研究發現，綠潮后期滸苔新產生的幾乎所有的TAlk和一半以上的DIC能在不斷改變(從缺氧到復氧飽和，從海氣界面CO2不平衡到重新平衡)的環境條件下穩定地留存在海水(圖2)，這是由于海水堿度的提升使得更多的DIC以HCO3-的形式溶于海水，而不是以CO2的形式快速重返大氣，從而對海水無機碳庫具有潛在的長時間遺留效應，并在某種程度上行使無機碳匯作用。然而，在近海原位環境中，這些較穩定的無機碳會在海洋水體動力學等因素影響下向外部輸出。

圖2 綠潮后期滸苔對近海無機碳庫的長期遺留效應或潛在無機碳匯貢獻。熊天琦?李鴻妹?馮秀婷?制圖

關鍵詞： 溶解有機碳 大型海藻 呼吸作用 尚不清楚 相關研究