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        科研進展

        大氣沉降對深海碳輸出的影響取得新進展

          

          近日,中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環境國家重點實驗室(LTO)研究員修鵬團隊在大氣沉降對深海碳輸出的影響機制和模擬方面取得新進展,研究成果發表在Geophysical Research Letters《地球物理研究》上。 

          海洋上層浮游植物通過光合作用生成顆粒有機碳(POC),并由海洋表層向深層傳輸,是海洋固碳的一條重要途徑。POC在被降解之前沉降的深度越深,這部分碳在海洋里儲存的時間就越長。因此,海洋深層的POC對于研究海洋長期儲碳具有重要的意義。在開闊大洋里,大氣沉降帶來的氮(N)、磷(P)、鐵(Fe)等元素的輸入是寡營養海區海洋上層的一個重要營養鹽來源,能夠影響初級生產力,然而對于其如何影響海洋深層的POC尚缺乏深入的認識。 

          研究人員基于西北太平洋S1站(145°E,30°N)的沉積物捕獲器數據,發現在4810米的深海,POC通量的季節變化與鐵、蛋白石和巖源顆粒的通量變化一致,表現為3月份出現極值,比上層海洋的初級生產力極值(2月)稍晚。 

          為探討機制,研究人員將鐵循環、顆粒物粒級和大氣沉降等引入到CoSiNE中,建立了CoSiNE-Fe生態模型,該模型合理地再現了上述各種通量和上層初級生產的季節變化。研究發現,在季節尺度上大氣N輸入與Fe輸入對深海POC通量的影響不同。研究海區屬于季節性寡營養鹽海區,大氣N輸入在夏秋季時能促進微微型浮游植物的生長,并進一步增加中小型浮游動物的生物量。這些浮游動物為冬春季硅藻的生長帶來了捕食壓力,降低了硅藻的生物量。由于硅藻個體較大并且其產生的蛋白石對于POC具有壓艙效應,因此硅藻生物量的降低進一步導致了深海POC輸出通量的減弱。在夏秋季時,大氣Fe輸入的影響并不顯著。在冬春季時,由于垂向混合帶來了充足的N,大氣Fe輸入能夠直接促進硅藻的生長,并增加POC向深海的輸出通量。本研究表明了海洋浮游生物種群結構對海洋儲碳的重要性。 

          本研究由國家重點研發計劃、國家自然科學基金、南方海洋科學與工程廣東省實驗室(廣州)重大專項核心團隊項目等項目共同資助完成。 

          相關論文信息:Xiu, P., and F. Chai, 2021, Impact of atmospheric deposition on carbon export to the deep ocean in the subtropical Northwest Pacific. Geophysical Research Letters, 48, e2020GL089640. https://doi.org/10.1029/2020GL089640 

        1. 建立的CoSiNE-Fe模式框架圖

        2. 季節尺度上大氣NFe輸入對深海POC輸出通量影響的示意圖

         

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