【報(bào)資訊】研究揭示綠潮后期大藻對(duì)近海碳庫(kù)的長(zhǎng)期影響

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2月6日，科技日?qǐng)?bào)記者從中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過程研究所(以下簡(jiǎn)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(guī)模綠潮現(xiàn)場(chǎng)作為天然試驗(yàn)場(chǎng)，同時(shí)結(jié)合滸苔室內(nèi)模擬培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，揭示了綠潮后期滸苔對(duì)近海碳庫(kù)的劇烈影響。相關(guān)研究成果發(fā)表于國(guó)際期刊《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》。

大規(guī)模的大藻藻華-滸苔綠潮在我國(guó)黃海已連續(xù)16年暴發(fā)，對(duì)近海碳庫(kù)及碳源/匯具有重要影響。綠潮暴發(fā)初期，大藻快速增殖會(huì)吸收大量CO2用于合成生物量有機(jī)碳，并同時(shí)釋放一部分溶解有機(jī)碳(DOC)和顆粒有機(jī)碳(POC)到海水中;而至綠潮后期，藻體密度達(dá)到高峰，藻體光合固碳作用減弱，胞外有機(jī)碳的釋放增強(qiáng)，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(wú)機(jī)碳(DIC)轉(zhuǎn)化。一直以來，業(yè)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(zhǎng)久留存于海洋行使碳匯功能(包括有機(jī)碳匯和無(wú)機(jī)碳匯)，以及以什么形式進(jìn)入長(zhǎng)期海洋碳循環(huán)。

根據(jù)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(shí)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(xiàn)場(chǎng)近海海水總DOC分子種類的18%。研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，滸苔釋放的DOC中，約54%以難被微生物利用的惰性溶解有機(jī)碳(RDOC)形式存在，并創(chuàng)新性地發(fā)現(xiàn)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(jī)制行使碳匯功能(圖1)。

圖1 綠潮后期滸苔對(duì)近海惰性溶解有機(jī)碳庫(kù)的直接和間接貢獻(xiàn)。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(zhuǎn)化，通過呼吸作用形成CO2重返大氣，或以DIC形式溶于海水。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，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(qiáng)，形成強(qiáng)CO2源區(qū)，海水也出現(xiàn)脫氧和酸化現(xiàn)象。最重要的一點(diǎn)，室內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，綠潮后期滸苔新產(chǎn)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(fù)氧飽和，從海氣界面CO2不平衡到重新平衡)的環(huán)境條件下穩(wěn)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(duì)海水無(wú)機(jī)碳庫(kù)具有潛在的長(zhǎng)時(shí)間遺留效應(yīng)，并在某種程度上行使無(wú)機(jī)碳匯作用。然而，在近海原位環(huán)境中，這些較穩(wěn)定的無(wú)機(jī)碳會(huì)在海洋水體動(dòng)力學(xué)等因素影響下向外部輸出。

圖2 綠潮后期滸苔對(duì)近海無(wú)機(jī)碳庫(kù)的長(zhǎng)期遺留效應(yīng)或潛在無(wú)機(jī)碳匯貢獻(xiàn)。熊天琦?李鴻妹?馮秀婷?制圖

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