天津
圖1 浮游植物碳匯新途徑-直接生產(chǎn)惰性溶解有機碳
浮游植物是海洋碳匯的重要驅(qū)動者，其碳匯作用長期被認(rèn)為依賴兩條經(jīng)典途徑：一是生物碳泵，將光合作用固定的碳轉(zhuǎn)化為顆粒有機碳，輸送到深海后長期封存；二是浮游植物釋放的活性溶解有機碳，經(jīng)微生物轉(zhuǎn)化為惰性溶解有機碳（RDOC）后在海水中長期留存。但浮游植物能否不經(jīng)微生物介導(dǎo)直接產(chǎn)生RDOC這一關(guān)鍵科學(xué)問題長期懸而未決。
近日，中國科學(xué)院青島能源所張永雨研究員帶領(lǐng)的海洋碳匯與能源微生物研究組，以海洋優(yōu)勢浮游植物類群——硅藻為研究對象，首次證實浮游植物無須經(jīng)過微生物轉(zhuǎn)化亦可直接釋放RDOC，解鎖了一條此前長期被忽視的重要碳匯新途徑。
研究發(fā)現(xiàn)，硅藻自身釋放的溶解有機碳中，21%–36%能直接以RDOC形式穩(wěn)定存在（基于硅藻RDOC分子式峰強比例換算），實現(xiàn)碳的長期封存；其中，硅藻直接產(chǎn)生的RDOC形成了有別于微生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的獨特“化學(xué)指紋”，為追溯其海洋分布提供了關(guān)鍵標(biāo)識；此外，硅藻RDOC分子廣泛分布于全球海洋（從表層到6000米深海），證明這并非實驗室偶然現(xiàn)象，而是形成海洋惰性碳庫的重要組分。研究初步判斷，僅硅藻直接貢獻RDOC這一途徑，每年即可向全球海洋貢獻0.2–2.2 Pg C的溶解態(tài)碳匯。該研究刷新了對海洋浮游植物碳匯作用與過程機制的理解，也為解析海洋巨大惰性碳庫形成之謎提供了新的科學(xué)依據(jù)。
相關(guān)成果發(fā)表于國際權(quán)威期刊《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》（
Environmental Science & Technology），博士后馮秀婷和趙寒霜為論文共同第一作者，通訊作者為張永雨，同時得到了合作單位廈門大學(xué)和中國石油大學(xué)的支持幫助。本研究得到海洋負(fù)排放（ONCE）國際大科學(xué)計劃、國家重點研發(fā)計劃以及國家自然科學(xué)基金項目等資助。
https://doi.org/10.1021/acs.est.5c13624
Feng XT#, Zhao HS#, Zhang ZH, Nair S, Mou SL, He C, Shi Q, Jiao NZ, Zhang YY*. Phytoplankton directly release recalcitrant dissolved organic carbon as a hidden pathway in ocean carbon sequestration.
Environmental Science & Technology, 2026.
信息來源:中國科學(xué)院青島能源所。
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