海洋吸收的二氧化碳可能比預(yù)期要多

海洋是我們最大的碳匯之一。每年，它們吸收人類產(chǎn)生的約30%的二氧化碳，從而將其從大氣中去除。這主要?dú)w功于浮游植物。而海洋生產(chǎn)力和碳吸收能力有可能被低估了。中國(guó)生物多樣性保護(hù)與綠色發(fā)展基金會(huì)（簡(jiǎn)稱中國(guó)綠發(fā)會(huì)，綠會(huì)）持續(xù)關(guān)注全球范圍內(nèi)的海洋生態(tài)保護(hù)和海洋治理方面的最新動(dòng)態(tài)。近日，中國(guó)綠發(fā)會(huì)海洋工作組從知名期刊獲悉文章——《海洋吸收的二氧化碳比預(yù)期的多嗎？》。綠會(huì)海洋工作組現(xiàn)將該文整理編譯如下，供感興趣的讀者參考和了解。

（圖源：Phytoplankton. Credit: Annegret Stuhr/ GEOMAR）

浮游植物生長(zhǎng)需要光和營(yíng)養(yǎng)。在海洋中，微藻很少同時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)量充足的上述二者。在上層水層，它們通常缺乏營(yíng)養(yǎng)，而在下層，它們?nèi)狈饩€。赫爾姆霍茲-岑特魯姆中心（Helmholtz Center Hereon）領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究表明：浮游植物可以在深層和水面之間來回遷移。如果這一點(diǎn)得到證實(shí)，將對(duì)自然碳泵的計(jì)算產(chǎn)生巨大的影響，從而對(duì)當(dāng)前的碳預(yù)算計(jì)算產(chǎn)生巨大影響。這項(xiàng)研究的結(jié)果近日發(fā)表在《自然氣候變化》雜志上。

海洋是我們最大的碳匯之一。每年，它們吸收人類產(chǎn)生的約30%的二氧化碳，從而將其從大氣中去除。這主要?dú)w功于浮游植物。在光線和營(yíng)養(yǎng)的幫助下，這些微型植物吸收二氧化碳并釋放氧氣。到目前為止，研究人員一直認(rèn)為浮游植物幾乎不會(huì)自行移動(dòng)，而是由水流驅(qū)動(dòng)。一項(xiàng)由赫爾姆霍茲-岑特魯姆領(lǐng)導(dǎo)的研究現(xiàn)在提出了質(zhì)疑這一假設(shè)的論點(diǎn)。該研究的作者團(tuán)隊(duì)分析了大量實(shí)證研究結(jié)果。結(jié)論：測(cè)量數(shù)據(jù)不能用浮游植物的被動(dòng)運(yùn)動(dòng)來解釋。在此基礎(chǔ)上，科學(xué)家們開發(fā)了一個(gè)新模型，其中包括浮游植物的垂直遷移，從而可以計(jì)算營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主動(dòng)“泵升”。

該研究的主要作者、海隆海岸系統(tǒng)、分析和建模研究所的生態(tài)系統(tǒng)建模師凱·維茲（Kai Wirtz） 說：“以前的模型將浮游植物視為被動(dòng)粒子，而大量證據(jù)表明，浮游植物通過光合作用主動(dòng)遷移到上層吸收碳，并在下層儲(chǔ)存營(yíng)養(yǎng)?！?/p>

海洋上層幾乎總是缺乏營(yíng)養(yǎng)。除了光，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)浮游植物至關(guān)重要。然而，盡管養(yǎng)分濃度明顯較低，但在那里測(cè)得的凈初級(jí)生產(chǎn)力較高。凈初級(jí)生產(chǎn)力是浮游植物產(chǎn)生的生物量，構(gòu)成了海洋食物網(wǎng)的基礎(chǔ)。其他的研究已經(jīng)能夠檢測(cè)到深水層中靠近水面的浮游植物中的氮。經(jīng)過數(shù)百萬年的進(jìn)化，浮游植物的特征也表明了更為活躍的遷移：至少三分之二的物種已經(jīng)被證明能夠主動(dòng)移動(dòng)。如果微生物只是被動(dòng)地隨電流漂移，這種能力有什么好處？這項(xiàng)新研究現(xiàn)在提出了這一理論：浮游植物在上層和深層之間主動(dòng)垂直移動(dòng)。這就是它們?nèi)绾潍@得上層的光和更大水深的營(yíng)養(yǎng)。

持續(xù)的上下波動(dòng)

凱·維茲身邊的研究小組解釋說，盡管浮游植物通常每天只能游動(dòng)或下沉幾米，但它能夠利用光照豐富的地表水中光合作用的“能量?jī)?chǔ)備”跨越約10至80米的深度。在更大的水深處，它可以吸收足夠的養(yǎng)分，直到它再次主動(dòng)向水面移動(dòng)。該移動(dòng)循環(huán)對(duì)應(yīng)于比先前假設(shè)的工作效率更高的活性碳泵。

凱·維茲說：“根據(jù)我們的模型計(jì)算，我們假設(shè)目前對(duì)海洋碳吸收的估計(jì)必須大幅向上修正?！?/p>

該研究的合著者簡(jiǎn)·塔奇（Jan Taucher）說：“過去有一些個(gè)案研究表明，一些浮游植物物種可以主動(dòng)垂直遷移，從而也可以運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和碳。我們當(dāng)前研究的新生態(tài)模型中使用的觀測(cè)數(shù)據(jù)組合表明，這種現(xiàn)象比以前認(rèn)為的要廣泛得多。我們的結(jié)果表明，以前的計(jì)算結(jié)果表明我們低估了海洋生產(chǎn)力和碳吸收?！?/p>

是德國(guó)碳排放量的60倍

目前，沒有任何技術(shù)可以直接在生物體的微觀層面上對(duì)該理論進(jìn)行實(shí)證檢驗(yàn)。但開展進(jìn)一步的研究可能是值得的。如果浮游植物的垂直遷移被證明是真實(shí)的，這將意味著海洋吸收的二氧化碳將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前的假設(shè)，即使未來氣溫和水溫升高。根據(jù)作者團(tuán)隊(duì)的計(jì)算，到2100年，每年吸收的二氧化碳將比當(dāng)前氣候模型預(yù)測(cè)的多約400億噸。該團(tuán)隊(duì)還包括來自赫爾姆霍茨天頂研究中心（Helmholtz-Zentrum Hereon）的莫里茨·馬蒂斯（Moritz Mathis ）和來自地球表面系統(tǒng)研究中心（Earth SURFACE System Research Center）的蘭·史密斯（Lan Smith）。這相當(dāng)于德國(guó)碳排放量的60倍，因此約占我們碳預(yù)算的10%。這將大大調(diào)整世界氣候賬戶。然而，為此，有必要了解基本過程，包括微生物的行為模式。對(duì)這項(xiàng)新研究理論的驗(yàn)證可以對(duì)此做出決定性的貢獻(xiàn)。

原文參看：https://phys.org/news/2022-08-oceans-absorb-co2.html

編譯：Daisy
審核：Sara

編輯：Pierre