像桡足类动物这样的浮游动物不仅是鱼类的食物，更是碳运输的强大生物。每年冬季，它们通过潜入深海，悄悄地将6500万吨碳封存在海面之下，以科学家们刚刚开始理解的方式帮助应对气候变化。
由一支国际研究团队领导，并发表在《湖沼学与海洋学》期刊上的这项研究，首次量化了这些微小生物如何通过其季节性的垂直迁徙，共同增强碳封存效果。
南大洋是一个关键的碳储存区域。传统观点认为，南大洋的碳储存主要由大型浮游动物食草动物（如磷虾）产生的碎屑重力沉降主导。
这项新研究关注的是另一种较晚被描述的过程，称为“季节性迁徙泵”。这个过程是指浮游动物每年从表层水域迁徙到500米以下的深处，在此深度越冬期间，通过呼吸作用和死亡来储存碳。
这幅图展示了浮游动物运输碳至深度的传统观点（左图）：它们在夏季于表层水域摄食浮游植物，其排泄物（颗粒有机碳）被动沉降到深海，从而将碳储存数千年。这项新研究表明，一种被称为“季节性迁徙泵”的冬季过程也导致了大量的深层碳储存（右图）。浮游动物在秋季向下迁徙，到500米以下越冬，在此过程中，它们的呼吸作用和死亡每年直接将约6500万吨碳注入深海。
研究团队首先建立了一个庞大的浮游动物数据库，该数据库收集了自20世纪20年代至今，在南大洋周围进行的数千次网采样本。基于这些数据，他们量化了浮游动物每年下降到深海越冬的范围，浮游动物在此深处呼吸CO2——直接且高效地将碳注入深海。
主要发现：
- 每年储存6500万吨碳：浮游动物的季节性垂直迁徙将大约6500万吨碳输送至500米以下的深度。
- 桡足类主导“季节性迁徙泵”：中型浮游动物（主要是称为桡足类的小型甲壳动物）占此碳通量的80%，而磷虾和樽海鞘分别贡献14%和6%。
- 对气候的影响：南大洋是一个关键的碳汇，但当前的地球系统模型忽视了这种由浮游动物驱动的过程。随着气候变暖改变物种分布（例如，磷虾减少，桡足类增加，食物来源改变），碳储存动态可能会发生巨大变化。
为什么“季节性迁徙泵”很重要：
南大洋吸收了海洋吸收的所有人为CO2的约40%，但浮游动物的作用一直被低估。与既移除碳又移除铁等必需营养元素的下沉碎屑不同，迁徙的浮游动物在近表层循环营养的同时，高效地将碳注入深海。随着海洋生态系统对气候变化的响应，这个“季节性迁徙泵”可能会变得更加重要。
第一作者、中国科学院海洋研究所海洋生态学家杨光博士说：“我们的工作表明，浮游动物是碳封存的无名英雄。它们的季节性迁徙产生了一种巨大的、此前未被量化的碳通量——模型现在必须纳入这一点。”
合著者、普利茅斯海洋实验室高级海洋生态学家Angus Atkinson MBE教授补充道：“这项研究首次估算了这个碳储存机制的总规模。它展示了大型数据汇编的价值，以揭示新的见解并全面了解碳储存机制的相对重要性。”
合著者、普利茅斯大学海洋生态学家Katrin Schmidt博士说：“这项研究表明，‘季节性迁徙泵’是极地地区自然碳封存的一条重要路径。保护这些迁徙生物及其栖息地将有助于减缓气候变化。”
合著者、英国南极调查局生态模型专家Jen Freer博士补充道：“磷虾因其在南极食物网中的作用而闻名，但我们发现桡足类在冬季碳储存中占据显著主导地位。随着海洋变暖及其栖息地的可能变化，这具有重大影响。”
这项研究强调，迫切需要更新气候模型以纳入浮游动物驱动的碳通量。它还凸显了管理和保护南大洋生态系统的必要性，在该区域，工业捕鱼和气候变暖正威胁着磷虾种群——磷虾是支持碳输出和南极独特生物多样性的关键物种。
这项国际研究是由来自中国、英国和加拿大的科学家合作完成的，并利用了跨越一个世纪的、关于南大洋浮游动物生物量、分布、呼吸率和死亡率的数据。