海洋吸收的二氧化碳比預期的多？浮游生物在垂直遷移過程中吸收碳 | 綠會海洋工作組

海洋是我們最大的碳匯之一。每年，它們吸收人類產生的約30%的二氧化碳，從而將其從大氣中去除。這主要歸功于浮游植物。而海洋生產力和碳吸收能力有可能被低估了。中國生物多樣性保護與綠色發(fā)展基金會（簡稱中國綠發(fā)會，綠會）持續(xù)關注全球范圍內的海洋生態(tài)保護和海洋治理方面的最新動態(tài)。近日，中國綠發(fā)會海洋工作組從知名期刊獲悉文章——《海洋吸收的二氧化碳比預期的多嗎？》。綠會海洋工作組現(xiàn)將該文整理編譯如下，供感興趣的讀者參考和了解。

圖源：Phytoplankton. Credit: Annegret Stuhr/ GEOMAR

浮游植物生長需要光和營養(yǎng)。在海洋中，微藻很少同時發(fā)現(xiàn)數量充足的上述二者。在上層水層，它們通常缺乏營養(yǎng)，而在下層，它們缺乏光線。赫爾姆霍茲-岑特魯姆中心（Helmholtz Center Hereon）領導的一項新研究表明：浮游植物可以在深層和水面之間來回遷移。如果這一點得到證實，將對自然碳泵的計算產生巨大的影響，從而對當前的碳預算計算產生巨大影響。這項研究的結果近日發(fā)表在《自然氣候變化》雜志上。

海洋是我們最大的碳匯之一。每年，它們吸收人類產生的約30%的二氧化碳，從而將其從大氣中去除。這主要歸功于浮游植物。在光線和營養(yǎng)的幫助下，這些微型植物吸收二氧化碳并釋放氧氣。到目前為止，研究人員一直認為浮游植物幾乎不會自行移動，而是由水流驅動。一項由赫爾姆霍茲-岑特魯姆領導的研究現(xiàn)在提出了質疑這一假設的論點。該研究的作者團隊分析了大量實證研究結果。結論：測量數據不能用浮游植物的被動運動來解釋。在此基礎上，科學家們開發(fā)了一個新模型，其中包括浮游植物的垂直遷移，從而可以計算營養(yǎng)物質的主動“泵升”。

該研究的主要作者、海隆海岸系統(tǒng)、分析和建模研究所的生態(tài)系統(tǒng)建模師凱·維茲（Kai Wirtz） 說：“以前的模型將浮游植物視為被動粒子，而大量證據表明，浮游植物通過光合作用主動遷移到上層吸收碳，并在下層儲存營養(yǎng)?！?/p>

海洋上層幾乎總是缺乏營養(yǎng)。除了光，營養(yǎng)物質對浮游植物至關重要。然而，盡管養(yǎng)分濃度明顯較低，但在那里測得的凈初級生產力較高。凈初級生產力是浮游植物產生的生物量，構成了海洋食物網的基礎。其他的研究已經能夠檢測到深水層中靠近水面的浮游植物中的氮。經過數百萬年的進化，浮游植物的特征也表明了更為活躍的遷移：至少三分之二的物種已經被證明能夠主動移動。如果微生物只是被動地隨電流漂移，這種能力有什么好處？這項新研究現(xiàn)在提出了這一理論：浮游植物在上層和深層之間主動垂直移動。這就是它們如何獲得上層的光和更大水深的營養(yǎng)。

持續(xù)的上下波動

凱·維茲身邊的研究小組解釋說，盡管浮游植物通常每天只能游動或下沉幾米，但它能夠利用光照豐富的地表水中光合作用的“能量儲備”跨越約10至80米的深度。在更大的水深處，它可以吸收足夠的養(yǎng)分，直到它再次主動向水面移動。該移動循環(huán)對應于比先前假設的工作效率更高的活性碳泵。

凱·維茲說：“根據我們的模型計算，我們假設目前對海洋碳吸收的估計必須大幅向上修正?！?/p>

該研究的合著者簡·塔奇（Jan Taucher）說：“過去有一些個案研究表明，一些浮游植物物種可以主動垂直遷移，從而也可以運輸營養(yǎng)物質和碳。我們當前研究的新生態(tài)模型中使用的觀測數據組合表明，這種現(xiàn)象比以前認為的要廣泛得多。我們的結果表明，以前的計算結果表明我們低估了海洋生產力和碳吸收?！?/p>

是德國碳排放量的60倍

目前，沒有任何技術可以直接在生物體的微觀層面上對該理論進行實證檢驗。但開展進一步的研究可能是值得的。如果浮游植物的垂直遷移被證明是真實的，這將意味著海洋吸收的二氧化碳將遠遠超過目前的假設，即使未來氣溫和水溫升高。根據作者團隊的計算，到2100年，每年吸收的二氧化碳將比當前氣候模型預測的多約400億噸。該團隊還包括來自赫爾姆霍茨天頂研究中心（Helmholtz-Zentrum Hereon）的莫里茨·馬蒂斯（Moritz Mathis）和來自地球表面系統(tǒng)研究中心（Earth SURFACE System Research Center）的蘭·史密斯（Lan Smith）。這相當于德國碳排放量的60倍，因此約占我們碳預算的10%。這將大大調整世界氣候賬戶。然而，為此，有必要了解基本過程，包括微生物的行為模式。對這項新研究理論的驗證可以對此做出決定性的貢獻。

參考文獻：https://phys.org/news/2022-08-oceans-absorb-co2.html

編譯：Daisy

審核：Sara

編輯：Tommy