2010年6月18日出版的Science杂志(Science 18 June 2010: Vol. 328. no. 5985, pp. 1476 – 1477)用两页的篇幅报道了我实验室焦念志教授研究组及其领导的国际海洋科学委员会134工作组有关海洋“微型生物碳泵”的研究成果。
报道全文请见SCIENCE主页:
http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/328/5985/1476
巨大碳库的幕后推手
对于海洋微生物而言,溶解有机碳(DOC)是其生命的支撑。然而,大部分DOC就像谷糠一样难以下咽而残留在水中。科学家们正在揭示为什么海洋食物链中有些有机质被转化为不易被释放为CO2的形式。“我们早就知道海洋中存在着这种‘难以降解’的有机碳,但是直到最近才意识到它在全球碳循环中的作用。” 捷克Trebon微生物研究所的微生物学家Michal Koblizek介绍说。
新的发现揭示,海洋中有一个看不见的过程使巨量的碳悬浮在海面以下的水体中。“这个碳库非常之大,与大气CO2的总量相当”,5123导航的微型生物生态学家焦念志介绍说。焦念志等科学家正在探索这个碳库储存CO2的诱人前景。确定这个巨大储库是否有地球工程学响应为时尚早,佛罗里达州迈阿密大学的海洋生物地球化学家Dennis Hansell说,“但我期待有一天茅塞顿开,到那时我们将惊呼‘原来如此!’”。
数次海洋调查的研究数据业已展现出焦念志提出的“微型生物碳泵”(Microbial Carbon Pump,MCP)的基本轮廓:即微型生物驱动了从生物可利用的活性有机碳到“难以消化的”即惰性DOC的转化。今年夏天,欧洲海洋酸化计划正在北极海区开展一系列探索性实验,其中包括“微型生物碳泵”。十月,焦念志课题组将向另一极进发,前往赤道附近的最热海域——印度-太平洋暖池——进行“微型生物碳泵”及其储碳机制的研究。“微型生物碳泵”将是7月份召开的戈登海洋微生物研讨会的重头戏,Nature 子刊微生物学综述将发表文章介绍“微型生物碳泵”概念。法国Villefranche海洋学实验室的微生物海洋学家Markus Weinbauer指出,这个概念“将大大改变我们对(海洋)储碳的认识。”
焦念志在AAPB的研究基础上建立了“微型生物碳泵”概念。
AAPB是一种独特的具有光合功能的细菌(下图)
海洋表面就像一个大如星球的肺,吸入和呼出CO2。 就全球平均而言,海洋从大气中吸收的CO2比释放的多2%。一部分CO2溶解在水中形成了碳酸。随着大气CO2含量升高,海洋PH值下降,科学家们将这种现象称为酸化,海洋酸化可通过降低碳骨架的生长而危害到珊瑚及其它生物。CO2进入海洋另一途径是食物网:浮游植物通过光合作用将CO2固定形成有机碳,数量高达每年600亿吨碳,相当于陆地上固碳总量。“海洋不能长期捕获这些碳”Koblizek说,大部分新形成的生物质在几天内就被消耗,并以CO2的形式返还到大气中。但是,有一部分碳随着死亡生物体的残骸沉到海底,这种生物泵每年在海底沉淀了大约3亿吨碳。
而更多的碳是以DOC溶解在水体中。海洋以