我国科学家突破性揭示藻类固碳机制 为全球海洋碳循环研究提供新范式

海洋作为地球最大的碳库,其碳循环过程对全球气候调节具有重要意义。

然而,长期以来,科学界对海洋碳循环中的关键参与者——浮游植物的碳转化机制认识不足,这成为制约气候变化预测和评估的重要瓶颈。

中国科学院华南植物园可持续生态学团队针对这一科学空白开展深入研究。

传统认知普遍认为,浮游植物释放的有机碳主要以易被微生物快速分解的活性碳形式存在。

但这项研究发现了不同的规律。

科研人员利用超高分辨质谱技术,对蓝藻、绿藻、硅藻、金藻、甲藻和定鞭藻等六个典型藻门进行了系统分析,量化了这些藻类在生长期和衰亡期释放的不同碳组分。

研究结果表明,在所有实验藻株中,难以被分解的顽固性有机碳占总有机碳的比例均超过10%。

这一发现突破了既往的认知框架。

更为重要的是,这些顽固性碳既可通过微生物转化间接产生,也可由藻类直接分泌释放。

这意味着浮游植物在海洋碳循环中的作用远比预想复杂。

在掌握了不同藻类的碳分配特征后,科研团队进一步采用卫星遥感反演技术获取海洋表层类群分辨的叶绿素浓度数据,结合机器学习算法构建了全球海洋溶解性有机碳预测模型。

引入藻类特异性碳分配参数后,模型预测精度显著提升,远超未考虑此类信息的传统模型。

基于这一优化模型生成的全球尺度海洋溶解性有机碳数据集显示,硅藻门对海洋表层溶解性有机碳库的贡献最大,其变异解释率高达63.8%。

同时,研究还揭示了季节性规律:浮游植物在生长期产生的顽固性有机碳显著高于衰退期。

这一发现具有重要的气候意义。

当前,全球气候变暖引发的海洋变化日益复杂。

浮游植物群落结构、暴发规模及持续时间都在发生改变。

这项研究表明,这些变化将深刻影响海洋溶解性有机碳的动态积累,进而影响整个海洋碳循环过程。

换言之,气候变化不仅直接改变海洋环境,还通过改变浮游植物群落特征,间接调控海洋碳汇功能。

该研究为气候模型改进和海洋碳汇评估提供了新的科学工具。

未来,这些研究成果可应用于预测气候变化背景下海洋碳循环的变化趋势,为全球碳中和目标的实现提供科学支撑。

同时,深化对海洋碳循环机制的认识,也有助于制定更加科学有效的海洋生态保护政策。

海洋碳循环的复杂性,往往隐藏在那些肉眼难见的微观过程之中。

浮游植物释放的溶解性有机碳,看似分散、微弱,却可能在长期尺度上塑造海洋碳库的稳定性与气候反馈的走向。

把“看不见的碳”研究清楚、预测明白,是提升应对气候变化科学能力的重要一环,也为人类更加理性地理解海洋、利用海洋、守护海洋提供了新的思考路径。