海洋吸收的二氧化碳比预期的多？浮游生物在垂直迁移过程中吸收碳 | 绿会海洋工作组

海洋是我们最大的碳汇之一。每年，它们吸收人类产生的约30%的二氧化碳，从而将其从大气中去除。这主要归功于浮游植物。而海洋生产力和碳吸收能力有可能被低估了。中国生物多样性保护与绿色发展基金会（简称中国绿发会，绿会）持续关注全球范围内的海洋生态保护和海洋治理方面的最新动态。近日，中国绿发会海洋工作组从知名期刊获悉文章——《海洋吸收的二氧化碳比预期的多吗？》。绿会海洋工作组现将该文整理编译如下，供感兴趣的读者参考和了解。

图源：Phytoplankton. Credit: Annegret Stuhr/ GEOMAR

浮游植物生长需要光和营养。在海洋中，微藻很少同时发现数量充足的上述二者。在上层水层，它们通常缺乏营养，而在下层，它们缺乏光线。赫尔姆霍兹-岑特鲁姆中心（Helmholtz Center Hereon）领导的一项新研究表明：浮游植物可以在深层和水面之间来回迁移。如果这一点得到证实，将对自然碳泵的计算产生巨大的影响，从而对当前的碳预算计算产生巨大影响。这项研究的结果近日发表在《自然气候变化》杂志上。

海洋是我们最大的碳汇之一。每年，它们吸收人类产生的约30%的二氧化碳，从而将其从大气中去除。这主要归功于浮游植物。在光线和营养的帮助下，这些微型植物吸收二氧化碳并释放氧气。到目前为止，研究人员一直认为浮游植物几乎不会自行移动，而是由水流驱动。一项由赫尔姆霍兹-岑特鲁姆领导的研究现在提出了质疑这一假设的论点。该研究的作者团队分析了大量实证研究结果。结论：测量数据不能用浮游植物的被动运动来解释。在此基础上，科学家们开发了一个新模型，其中包括浮游植物的垂直迁移，从而可以计算营养物质的主动“泵升”。

该研究的主要作者、海隆海岸系统、分析和建模研究所的生态系统建模师凯·维兹（Kai Wirtz） 说：“以前的模型将浮游植物视为被动粒子，而大量证据表明，浮游植物通过光合作用主动迁移到上层吸收碳，并在下层储存营养。”

海洋上层几乎总是缺乏营养。除了光，营养物质对浮游植物至关重要。然而，尽管养分浓度明显较低，但在那里测得的净初级生产力较高。净初级生产力是浮游植物产生的生物量，构成了海洋食物网的基础。其他的研究已经能够检测到深水层中靠近水面的浮游植物中的氮。经过数百万年的进化，浮游植物的特征也表明了更为活跃的迁移：至少三分之二的物种已经被证明能够主动移动。如果微生物只是被动地随电流漂移，这种能力有什么好处？这项新研究现在提出了这一理论：浮游植物在上层和深层之间主动垂直移动。这就是它们如何获得上层的光和更大水深的营养。

持续的上下波动

凯·维兹身边的研究小组解释说，尽管浮游植物通常每天只能游动或下沉几米，但它能够利用光照丰富的地表水中光合作用的“能量储备”跨越约10至80米的深度。在更大的水深处，它可以吸收足够的养分，直到它再次主动向水面移动。该移动循环对应于比先前假设的工作效率更高的活性碳泵。

凯·维兹说：“根据我们的模型计算，我们假设目前对海洋碳吸收的估计必须大幅向上修正。”

该研究的合著者简·塔奇（Jan Taucher）说：“过去有一些个案研究表明，一些浮游植物物种可以主动垂直迁移，从而也可以运输营养物质和碳。我们当前研究的新生态模型中使用的观测数据组合表明，这种现象比以前认为的要广泛得多。我们的结果表明，以前的计算结果表明我们低估了海洋生产力和碳吸收。”

是德国碳排放量的60倍

目前，没有任何技术可以直接在生物体的微观层面上对该理论进行实证检验。但开展进一步的研究可能是值得的。如果浮游植物的垂直迁移被证明是真实的，这将意味着海洋吸收的二氧化碳将远远超过目前的假设，即使未来气温和水温升高。根据作者团队的计算，到2100年，每年吸收的二氧化碳将比当前气候模型预测的多约400亿吨。该团队还包括来自赫尔姆霍茨天顶研究中心（Helmholtz-Zentrum Hereon）的莫里茨·马蒂斯（Moritz Mathis）和来自地球表面系统研究中心（Earth SURFACE System Research Center）的兰·史密斯（Lan Smith）。这相当于德国碳排放量的60倍，因此约占我们碳预算的10%。这将大大调整世界气候账户。然而，为此，有必要了解基本过程，包括微生物的行为模式。对这项新研究理论的验证可以对此做出决定性的贡献。

参考文献：https://phys.org/news/2022-08-oceans-absorb-co2.html

编译：Daisy

审核：Sara

编辑：Tommy