《Biogeosciences》近日以“Sinking fate and carbon export of zooplankton fecal pellets: insights from time-series sediment trap observations in the northern South China Sea”为题，发表了我院硕士生王含笑及合作作者的研究成果，揭示了南海北部深海粪粒的沉降通量及其对颗粒有机碳输出的贡献。
浮游动物粪粒可以携带沉降速度较慢的浮游植物生源要素向下沉降，是颗粒有机碳从海洋表层向深层输出的重要途径。利用沉积物捕集器对浮游动物粪粒碳通量的研究，主要集中在中高纬海域和上层海洋，对边缘海和深层海域研究较少。浮游动物粪粒沉降在南海北部尚未有人开展研究，粪粒碳通量对颗粒有机碳的输出贡献并不清楚。因此，该研究利用布设在南海北部深海锚系TJ-A1B上装备的两台时间序列沉积物捕集器收集的悬浮颗粒样品（2021年5月至2022年5月），对其浮游动物粪粒开展计数统计、几何参数测量、碳量计算、扫描电镜观察和元素组成等测试分析，获得了粪粒沉降对深海有机碳输出的贡献。
研究结果显示，南海北部浮游动物粪粒根据形状主要分为椭球形、长柱形、球形和无定形，内部成分由硅藻、颗石藻、有机质和其他矿物颗粒（如石英和粘土矿物）组成。粪粒沉降通量在6–9月和11–4月呈现季节性双峰，明显受到东亚季风的影响。下部捕集器（1970 m）粪粒通量比上部捕集器（500 m）高出两倍，并且在下部出现体积更大、碳量更高的粪粒，认为与中深层浮游动物的再摄食打包和深层海流的侧向搬运密切相关。
图1 南海北部浮游动物粪粒数量通量和碳通量的时间序列变化
南海北部浮游动物粪粒有机碳通量对颗粒总有机碳输出的贡献在500 m和1970 m水深处平均分别为3.4%和1.9%。无定形粪粒体积从500 m水深处的平均2.23×106 μm3降低到1970 m水深处的平均0.92×106 μm3，表明粪粒在沉降过程中被降解破碎，可能受微生物分解、浮游动物摄食和垂直迁移、以及海流动力的多重作用。
图2 调节南海北部浮游动物粪粒沉降过程的示意图
本研究通过观测分析浮游动物粪粒的时间序列沉降过程，量化了南海北部深海粪粒的沉降通量及其对颗粒有机碳输出的贡献，深入了解了浮游动物粪粒在大陆边缘海的沉降过程与归宿。
论文第一作者是我院硕士生王含笑，合作作者包括刘志飞教授（通讯作者）、李嘉盈博士研究生、林宝治副研究员和赵玉龙副教授等深海沉积学团队的多位教师和研究生。
全文链接：https://doi.org/10.5194/bg-20-5109-2023