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海洋作为地球上最大的碳库之一，每年通过生物泵向深海输送5到10亿吨的碳，从而调节大气中的二氧化碳水平。这一过程对于深海生态系统的能量供给和全球气候的调节至关重要。但在这个复杂的系统中，碳颗粒在下沉过程中往往会被微生物和浮游动物消耗和分解，导致碳通量的衰减。而我们对这些衰减机制的理解仍然有限。
2024年9月11日，发表在Nature上的研究论文：Decoding drivers of carbon flux attenuation in the oceanic biological pump使用了创新的C-RESPIRE设备，对不同海洋区域的碳通量衰减机制有了新的认知。
研究覆盖了南大西洋、南极次极区、北太平洋等多种生产力和生态系统差异巨大的海域。研究结果揭示尽管微生物在碳通量衰减中扮演了重要角色，但它们仅贡献了7%到29%的衰减，远低于浮游动物的贡献。这表明浮游动物在这一过程中具有更大的影响力。在低纬度地区，海洋的温度梯度对碳通量衰减的影响尤为显著，特别是在温差较大的地区，温度对微生物的活性产生了重要调节作用。但在中高纬度地区，温度的影响相对较小，碳通量衰减更多地由颗粒的生物化学性质、微生物的生态生理等因素决定。
传统上，碳通量的垂直衰减常用Martin曲线来描述，该曲线用一个简单的幂律关系来衡量颗粒有机碳（POC）的衰减。该研究通过分解Martin曲线，揭示了背后更复杂的驱动机制，包括颗粒降解、浮游动物的摄食以及颗粒的生物化学变化。作者通过实地实验的直接数据，成功展示了微生物与浮游动物在不同深度和地区的相对贡献，尤其是在海洋中层区域（100到300米深度），浮游动物的作用更为显著。
在全球气候变化的背景下，海洋生物泵的效率如何受到温度、氧气浓度和初级生产力等因素的影响，将成为预测未来碳循环的重要课题。
Conceptual linkages between solubilisation, respiration, remineralisation, and microbially-mediated fragmentation of particles intercepted by and incubated within C-RESPIRE and POC flux attenuation.
Site-specific patterns of C-specific MR.Putative evidence for multiple factors controlling distinctive vertical patterns in Cremin.
参考文献
Bressac, M., Laurenceau-Cornec, E.C., Kennedy, F. et al. Decoding drivers of carbon flux attenuation in the oceanic biological pump. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07850-x
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