2022年3月22日，国际著名地球科学期刊Journal of Geophysical Research: Biogeosciences以“Coccolithophore abundance, degree of calcification, and their contribution to particulate inorganic carbon in the South China Sea”为题发表了我院金晓波副研究员与合作者的最新研究成果。
生物碳泵是调节海水—大气二氧化碳交换的重要过程，主要包括有机碳泵（organic carbon or soft-tissue pump）与碳酸盐（反向）泵（carbonate-counter pump）。其中有机碳泵吸收二氧化碳，而碳酸盐泵则释放二氧化碳。颗石藻是海洋一种重要的钙化藻类，颗石藻的钙化作用是海水碳酸盐泵的重要组成部分。在高纬度海区、如南大洋，季节性的颗石藻勃发贡献了绝大部分的海水表层PIC储量，并能对海水碳酸盐系统起到调节作用（海水二氧化碳的“源/汇”效应）。然而在占全球海洋面积70%的贫营养海区（如南海），颗石藻对海水PIC产出的贡献仍然未知（图1）。
图1：（a）全球表层海水PIC浓度（MODIS-Aqua月综合数据）；（b）以0.1 mmol C/m3为界划分的高、低海水PIC浓度占全球的相对面积。低海水PIC海区占全球海洋面积的70%。
研究搭载国家自然基金委共享航次NORC2018-05，考察了2018年夏季南海北部及吕宋海峡周边海水颗石藻丰度、钙化作用强度、海水颗粒无机碳（PIC）浓度，并估算了颗石藻对海水PIC现存量的贡献（图2）。
图2：南海2018年夏季NORC2018-05航次颗石藻、海水PIC采样点。（a-c）分别展示了采样期间海水表层温度、叶绿素浓度、及遥感观测的海水表层PIC浓度。
研究结果显示，调查海域的叶绿素最大层（DCM）中，PIC浓度范围约为4500至15000 pg CaCO3/mL，均值为9147 pg CaCO3/mL（图3）。颗石藻Emiliania huxleyi、Gephyrocapsa oceanica方解石浓度均值约为1500 pg CaCO3/mL，总共贡献了约17.4%的海水悬浮PIC现存量（图3）。研究发现，海水颗石藻、及其颗石方解石浓度的水平分布受海水营养盐（N、P）的控制，而颗石藻的钙化程度基本不受海水碳酸盐系统的影响；进一步提出，海水的“硅限制”可能导致了硅藻与颗石藻的生态境替换，间接上也影响了海水颗石方解石的现存量。
图3：（a）NORC2018-05航次考察站位DCM层海水PIC浓度；（b-e）各颗石藻属种的颗石方解石海水浓度（柱状图）、及其对海水PIC现存量的贡献率（红三角）。
论文第一作者为金晓波副研究员，刘传联教授为共同通讯作者，合作者包括本单位徐娟工程师及厦门大学郭香会副教授。该研究受国家重点研发计划（2018YFE0202400）、国家自然科学基金委（42176060，41930536）等项目资助。同时研究也致谢国家自然科学基金委共享航次计划（41749905）、航次搭载科考船“嘉庚号”及首席科学家陈蔚芳高级工程师等船上科学家团队和工作人员。
全文链接：https://doi.org/10.1029/2021JG006657
撰稿：金晓波
编辑：高小丰