研究揭示綠潮后期大藻對近海碳庫的長期影響

2月6日，科技日報(bào)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(yàn)場，同時(shí)結(jié)合滸苔室內(nèi)模擬培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，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(jī)碳，并同時(shí)釋放一部分溶解有機(jī)碳（DOC）和顆粒有機(jī)碳（POC）到海水中；而至綠潮后期，藻體密度達(dá)到高峰，藻體光合固碳作用減弱，胞外有機(jī)碳的釋放增強(qiáng)，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(jī)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(jī)碳匯和無機(jī)碳匯），以及以什么形式進(jìn)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(shí)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(tuán)隊(duì)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(jī)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(jī)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?，F(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(qiáng)，形成強(qiáng)CO2源區(qū)，海水也出現(xiàn)脫氧和酸化現(xiàn)象。最重要的一點(diǎn)，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(jī)碳庫具有潛在的長時(shí)間遺留效應(yīng)，并在某種程度上行使無機(jī)碳匯作用。然而，在近海原位環(huán)境中，這些較穩(wěn)定的無機(jī)碳會在海洋水體動力學(xué)等因素影響下向外部輸出。