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南大洋被誉为地球“呼吸之窗”，是全球碳循环的核心区域之一。硅藻是南大洋主要的初级生产者，具有独特的硅质外壳（生物硅，BSi）。它们不仅通过光合作用吸收大量二氧化碳，还因其外壳的高密度而被认为是将有机碳（POC）输送至深海的重要“压舱石”。然而，近年来，有研究表明，硅藻碳汇效率在不同深度和区域存在显著差异，这为其在碳循环中的关键作用蒙上了疑云。然而，围绕其关键浮游植物群落硅藻的碳转移机制，科学界一直存有争议。一项发表于《Nature geoscience》的最新研究，从微观生物学和碳循环角度揭示了硅藻碳汇作用的复杂性，挑战了其作为深海碳有效运输载体的传统认知。
通过对南大洋大西洋和太平洋区域的野外数据采集，该研究团队采用了高分辨率的海洋雪捕集器和直接测量技术，揭示了生物硅（BSi）与有机碳（POC）衰减速率的差异。数据显示，与传统观点相反，BSi的垂直衰减速度显著高于POC。这意味着，尽管硅藻的外壳能够增加颗粒下沉速率，但其最终难以成为深海碳的重要载体。研究发现硅藻碳流失的潜在机制，包括浮力调节与捕食效应：硅藻可能通过调节浮力避免沉降至深海，而其被捕食后形成的颗粒（如浮游动物的粪粒）却有助于POC更有效地向深海传递。以及生态系统相互作用：较大的硅藻颗粒在密度梯度处可能悬停或停止下沉，而富含有机碳的小颗粒（如浮游动物的粪粒）则更容易穿越南大洋的“黄昏区”。研究发现，“硅藻碳流失”现象主要集中在南大洋的上层黄昏区（约100-750米深度）。相比之下，深海沉积物捕获器数据显示，部分地区BSi与POC的比例在更深的水层会趋于稳定。
Map showing the study regionFlux attenuation coefficients for Chl, BSi and POC
该研究结果表明，硅藻作为南大洋碳循环的主导角色可能被高估。在特定季节或区域，硅藻的生物压舱石效应可能被浮力调节和捕食过程所抵消。这一发现不仅为全球碳循环模型提供了新的修正依据，也提醒我们需要重新审视硅藻在气候变化背景下的碳汇潜力。
参考文献
Williams, J. R. et al. Inefficient transfer of diatoms through the subpolar Southern Ocean twilight zone. Nature Geoscience. DOI:10.1038/s41561-024-01602-2.
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