2月6日,科技日報記者從中國科學(xué)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(guī)模綠潮現(xiàn)場作為天然試驗場,同時結(jié)合滸苔室內(nèi)模擬培養(yǎng)實驗,揭示了綠潮后期滸苔對近海碳庫的劇烈影響。相關(guān)研究成果發(fā)表于國際期刊《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》。
大規(guī)模的大藻藻華-滸苔綠潮在我國黃海已連續(xù)16年暴發(fā),對近海碳庫及
碳源/匯具有重要影響。綠潮暴發(fā)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(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(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)場近海海水總DOC分子種類的18%。研究團隊還發(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制行使碳匯功能
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,形成強CO2源區(qū),海水也出現(xiàn)脫氧和酸化現(xiàn)象。最重要的一點,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,從而對海水無機碳庫具有潛在的長時間遺留效應(yīng),并在某種程度上行使無機碳匯作用。然而,在近海原位環(huán)境中,這些較穩(wěn)定的無機碳會在海洋水體動力學(xué)等因素影響下向外部輸出。
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