微小生物，巨大影响：浮游生物如何每年存储6500万吨碳

由国际研究团队牵头并在《湖沼学与海洋学》期刊上发表的研究，首次量化了这些微小生物如何通过其季节性的垂直迁移共同增强碳封存。

南大洋是碳储存的关键区域。传统观点认为，南大洋的碳储存主要由大型浮游动物（如磷虾）产生的碎屑重力沉降所主导。

这项新研究关注另一个近年被描述的"季节性迁移泵"过程。该过程中，浮游动物每年从表层水域迁移至500米以下的深度，在此深层越冬阶段通过呼吸作用和死亡活动储存碳。

本图展示了浮游动物向深海输送碳的传统观点（左图）：夏季在表层水域摄食浮游植物，其排泄物（颗粒有机碳，POC）被动沉降至深海，从而将碳封存数千年。新研究表明，被称为"季节性迁移泵"的冬季过程同样导致大量深层碳储存（右图）。浮游动物在秋季向下迁移至500米以下深度越冬，在此期间通过呼吸和死亡活动，每年直接向深海注入约6500万吨碳。

主要发现：

• 年封存6500万吨碳： 浮游动物的季节性垂直迁移向500米以下深海输送约6500万吨碳。
• 桡足类主导"季节性迁移泵"： 中型浮游动物（主要为桡足类小型甲壳动物）贡献了80%的碳通量，磷虾和海樽分别占14%和6%。
• 气候影响： 南大洋是关键的碳汇区，但现有地球系统模型忽略了浮游动物驱动的这一过程。随着变暖改变物种分布（如磷虾减少、桡足类增加、食物源变化），碳储存动态可能发生剧变。

"季节性迁移泵"的重要意义：

南大洋吸收了人类活动产生并进入海洋的CO₂总量的约40%，然而浮游动物的作用一直被低估。与同时带走碳和铁等必需营养元素的沉降碎屑不同，迁移性浮游动物能高效地将碳注入深海，同时在近表层循环营养物质。随着海洋生态系统响应气候变化，这种"季节性迁移泵"可能变得更加重要。

论文第一作者、中科院海洋研究所海洋生态学家杨光博士表示："我们的工作表明浮游动物是碳封存的无名英雄。它们的季节性迁徙创造了巨大且先前未被量化的碳通量——这是当前模型必须纳入的关键机制。"

合著者、普利茅斯海洋实验室资深海洋生态学家Angus Atkinson教授补充道："本研究首次量化了这种碳储存机制的总规模。它证明了大型数据库在揭示新认知和评估碳储存机制相对重要性方面的价值。"

合著者、普利茅斯大学海洋生态学家Katrin Schmidt博士指出："该研究揭示了'季节性迁移泵'作为极地天然碳封存的重要途径。保护这些迁徙生物及其栖息地将助力缓解气候变化。"

合著者、英国南极调查局生态模型学家Jen Freer博士强调："磷虾在南极食物网中的作用广为人知，但我们发现桡足类显著主导了越冬期的碳储存。随着海洋变暖及其栖息地迁移，这将产生重大影响。"

该研究强调了将浮游动物驱动的碳通量纳入气候模型的迫切性，同时点明了管理和保护南大洋生态系统的必要性——工业捕捞和气候变暖正威胁着磷虾种群，这一关键物种同时支撑着碳输出和南极独特的生物多样性。

这项国际研究由中国、英国和加拿大科学家合作完成，整合了跨越整个南大洋、历时百年的浮游生物量、分布、呼吸及死亡率数据。