海洋微型生物碳泵储碳机制及气候效应hongkonguniversityof.pdf

中国科学: 地球科学 2013 年 第43 卷 第1 期: 1 ~ 18 SCIENCE CHINA PRESS 自然科学基金项目进展专栏 评 述 海洋微型生物碳泵储碳机制及气候效应 ①* ② ③ ④ ① ① ① ① 焦念志 , 张传伦 , 李超 , 王晓雪 , 党宏月 , 曾庆璐 , 张锐 , 张瑶 , 汤凯① ① ① , 张子莲 , 徐大鹏 ① 厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室, 厦门 361005; ② 同济大学海洋地质国家重点实验室, 上海 200092; ③ 中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室, 武汉 430074; ④ 中国科学院南海海洋研究所海洋生物资源可持续利用重点实验室, 广州 510301 * E-mail: jiao@ 收稿日期: 2012-06-11; 接受日期: 2012-11-20 国家自然科学基金(批准号: 、国家重大科学计划(编号: 2013CB955700)、国家自然科学基金(批准号: 和国家海洋公益性行业科研专项(批准号: 201105021)资助 摘要 海洋中存在一个巨大的惰性溶解有机碳(RDOC)库, 可与大气 CO2 碳量相媲美. 两 关键词 个碳库之间的交换势必影响气候变化. RDOC 可在海洋中保存数千年, 构成了海洋储碳的重 微型生物碳泵 惰性溶解有机碳 要机制. 探寻 RDOC 碳库形成机制是认识海洋如何储碳的关键. 新近提出的“海洋微型生物 储碳机制 碳泵(Microbial Carbon Pump, MCP)”理论指出, 海洋微型生物是RDOC 碳库的主要贡献者. 微型生物 本文从MCP 的主动机制和被动机制及其环境调控出发, 论述了海洋RDOC 的组成与生物来 气候变化 源, RDOC 组分的微型生物代谢途径, 病毒的裂解过程以及浮游动物活动对RDOC 生产的贡 献, 不同类群微型生物有机碳代谢特征及其生物标记物与碳氢同位素表征, 以及 MCP 的能 量代谢特征与储碳效率, 并结合MCP 储碳的地史证据展望了 MCP 在增加海洋储碳能力方 面的应用前景. 海洋碳循环是涉及全球变化的一个博大命题, 泵”(Biological Pump, BP)就是一个至关重要的储碳机 其研究的关键在于碳循环的过程与机制. 海洋碳循 制[10,11], 由于海洋储碳对于应对全球变暖具有重要 环的过程与机制不仅在于其物理和化学的层面, 还 意义, 生物泵储碳过程研究已成为近 30 年来海洋碳 在于生物的层面[1~6]. CO2 由自养过程固定下来成为 循环研究的焦点之一 [12,13](http://www.msrc.sunysb. 有机碳, 有机碳又被异养过程呼吸返还为 CO2, 完成 edu/octet/biological_pump.html). 然而, 几十年的研 一个循环. 在这个循环之中, 各种生物参与其中, 通 究积累使人们认识到, 生物泵导致的颗粒有机碳 过不同的途径、不同的机制、在不同程度上影响着这 (Particulate Organic Carbon, POC) 向深海的输出是十 个循环的产出和效