海洋生物碳汇研究进展

合集下载

海洋生态系统的碳汇与碳循环

海洋生态系统的碳汇与碳循环

海洋生态系统的碳汇与碳循环碳汇和碳循环是指碳在地球上的循环过程,包括碳的吸收、转化、释放等一系列过程。

海洋生态系统在碳汇和碳循环中起着重要的作用。

本文将探讨海洋生态系统在碳汇和碳循环中的重要性以及对气候变化的影响。

一、海洋生态系统中的碳汇作用海洋是地球上最大的碳汇之一。

海洋生态系统通过吸收大量的二氧化碳(CO2),在海水中形成碳酸盐。

这个过程称为海洋碳汇。

海洋中的浮游植物通过光合作用吸收大量的二氧化碳,将其转化为有机碳,并在生长过程中释放氧气。

一部分有机碳沉积在海底,形成海洋沉积物,另一部分被浮游动物摄食并进一步转化。

这些过程不仅将二氧化碳从大气中抽取,还将其长期储存起来,起到了重要的气候调节作用。

二、海洋生态系统中的碳循环过程海洋生态系统中的碳循环包括碳的生物地球化学循环和物理循环两个方面。

1. 生物地球化学循环:海洋中的浮游植物通过光合作用吸收大量的二氧化碳,将其转化为有机碳,并释放出氧气。

这些浮游植物被浮游动物摄食,形成海洋食物链。

在食物链的不同层次中,有机碳不断转化,最终由微生物降解为溶解态有机碳。

一部分溶解态有机碳会在海洋中长时间循环,另一部分沉积到海底形成沉积物。

2. 物理循环:海洋中的碳还通过物理过程进行循环。

海洋表面的二氧化碳会与大气中的二氧化碳发生交换,形成溶解态二氧化碳。

溶解态二氧化碳会受到风力、海流等因素的影响,进行垂直和水平的运动。

这种运动将二氧化碳输送到不同的海洋深度,促进了碳的分布和循环。

三、海洋生态系统对气候变化的影响海洋生态系统在碳循环中发挥着重要的调节作用,对气候变化有着直接和间接的影响。

1. 通过二氧化碳吸收和储存来减缓气候变化:海洋中的生物通过光合作用吸收大量的二氧化碳,并将其转化为有机碳。

其中一部分有机碳沉积在海底,长期储存起来,在一定程度上减缓了大气中二氧化碳的积累,减少了温室效应。

2. 影响全球温度调节:海洋中的表层水可以吸收大量的热量,并通过深海循环将热量输送到深海。

海洋生态系统中的碳循环研究

海洋生态系统中的碳循环研究

海洋生态系统中的碳循环研究碳是地球生命体系中最为基础的元素之一。

而海洋生态系统是地球上最大的碳库之一。

在整个海洋生态系统中,碳的复杂循环过程受到了极大的关注。

碳的流动与转化,对于探究海洋生态系统的稳定性、生产力、物种多样性和气候变化等方面具有重要的意义。

因此,了解海洋生态系统中的碳循环过程,对于我们理解生态环境以及相关的气候变化和海洋污染等问题,至关重要。

碳在海洋生态系统中的来源和形态海洋生态系统中的碳循环涉及到多个环节。

首先,碳的来源主要有两种,一种是海洋生物所摄取的二氧化碳,而另一种是海底的有机物分解所产生的甲烷和二氧化碳等。

在海洋生态系统中,碳存在于多种形态,包括溶解态的有机碳和无机碳、颗粒态的有机碳和无机碳以及生物体内的有机碳等。

碳的流动和转化海洋生态系统中的碳循环涉及到海水、大气和沉积物之间的交换过程。

海洋生物通过进行光合作用和呼吸作用参与到了碳的循环过程中。

光合作用是把二氧化碳转化为无机物并释放氧气,这一过程中吞噬了大量的碳元素,并将其转化为生物体内的有机物。

海洋生物通过呼吸作用释放出碳元素并加速了碳的流动。

海洋生态系统中还有一些微生物物种,它们扮演着重要的角色。

例如,溶藻菌和异养细菌可以分解生物体内含有的有机物。

微生物的代谢产物中释放出了大量的二氧化碳等有机物,这也影响了海洋生态系统中有机碳和无机碳的平衡关系。

此外,在海洋生态系统中,海水循环也非常重要。

海洋水体之间的流动,会影响温度、盐度和生物群落的发展,并且也会对碳的循环产生影响。

海洋生态系统中的碳循环与气候变化在面对地球气候变化的挑战时,海洋生态系统中的碳循环显得更加重要。

地球二氧化碳的增加,会直接影响到海洋生态系统中的碳循环过程。

海洋中的二氧化碳与大气之间存在一定的平衡,但二氧化碳的增加会导致海洋的 pH 值下降,这又会影响海水中的生物物种。

另外,海洋的碳汇能力并不是无限的。

虽然海洋是一个巨大的碳库,但当生态系统中的生物量增加时,海洋的碳汇能力也会受到影响。

海水养殖海带苗的固碳能力与环境效益研究

海水养殖海带苗的固碳能力与环境效益研究

海水养殖海带苗的固碳能力与环境效益研究近年来,全球温室气体排放不断增加,导致气候变化加剧与全球变暖的问题日益严重。

为应对气候变化,寻找有效的碳汇技术成为全球关注的焦点之一。

海水养殖海带苗作为一种可持续发展的养殖模式,不仅可以提供丰富的食品资源,并且具备良好的固碳能力与环境效益。

本文将探讨海水养殖海带苗的固碳能力以及对环境的积极影响。

首先,海水养殖海带苗作为一种海洋植物,具备较高的光合作用效率,能够通过光合作用吸收大量的二氧化碳,并将其转化为有机物质。

根据研究发现,海带苗在水体中每养殖一公斤,可以固定7-20公斤的二氧化碳。

这种固碳能力的强大,不仅有助于减少大气中的二氧化碳含量,还能够缓解温室效应,降低地球表面的气温。

其次,海水养殖海带苗对水质的净化具有显著的作用。

在养殖过程中,海带苗能够吸收水体中的氮、磷等营养物质,有效防止水体富营养化的发生。

研究表明,每养殖一公斤的海带苗,可以去除水中50-100克的氮和5-30克的磷。

这种水质净化的效果对于保护海洋生态系统的健康以及提高养殖水质具有重要意义。

此外,海水养殖海带苗还对海洋的生物多样性起到了积极的维护作用。

海带苗在生长过程中,形成了复杂的立体结构,为许多海洋生物提供了理想的栖息环境。

这种立体结构不仅提供了庇护所,还能够提供食物链的基础,为许多鱼类、贝类等海洋生物提供食物来源。

因此,海水养殖海带苗的养殖实践可以促进海洋生物多样性的维护与发展。

此外,海水养殖海带苗的环境效益还表现在对降低水体中重金属的污染上。

海洋环境中存在许多重金属元素,对生物体造成潜在的危害。

研究发现,海带苗具有较强的吸附能力,可以有效吸附水体中的重金属元素。

通过养殖海带苗,可以降低水体中重金属元素的浓度,减少对生态环境的污染,保护海洋生态系统的健康。

综上所述,海水养殖海带苗作为一种可持续发展的养殖模式,具备较强的固碳能力与环境效益。

其通过光合作用固定大量的二氧化碳,缓解温室效应和气候变化,同时对水质的净化、海洋生物多样性的维护以及重金属污染的降低等方面也发挥着重要作用。

海洋碳汇研究报告

海洋碳汇研究报告

海洋碳汇研究报告
海洋是地球上最大的碳汇之一,能够吸收大量的二氧化碳
(CO2)从而减缓全球气候变化。

然而,近年来的研究表明,海洋碳汇的功能正在逐渐减弱,可能会对全球气候产生负面影响。

首先,海洋碳汇的能力正在下降。

二氧化碳在大气中溶解形成碳酸,然后被海洋吸收。

然而,由于人类活动导致二氧化碳排放量的增加,海洋中的二氧化碳浓度正在迅速上升。

这导致了海洋pH值的下降,即海洋酸化。

海洋酸化不仅对珊瑚、贝壳
和浮游生物等海洋生物造成威胁,还降低了海洋的吸碳能力。

因为在酸性环境中,海洋中的碳酸会变得更稳定,从而减少了二氧化碳的溶解和吸收速率。

其次,气候变化可能会影响海洋碳汇的分布和吸收能力。

海洋表面温度的升高可能导致海洋环流的改变,进而影响碳的分布。

由于温水比冷水能较少地溶解二氧化碳,温水区域的海洋碳汇可能会减少。

此外,气候变化还可能导致海洋生态系统的调整,例如冰川的消融和海冰的减少,这也会对碳汇产生影响。

最后,人类活动对海洋碳汇的负面影响不容忽视。

除了二氧化碳排放之外,过度捕捞、污染和海底油气开采等活动都对海洋生态系统产生破坏。

这些活动可能减少海洋中的生物量,降低海洋碳汇的吸收能力。

综上所述,海洋碳汇的研究表明,海洋碳汇的能力正在逐渐减弱,并且可能会对全球气候产生负面影响。

为了保护海洋生态
系统和减缓气候变化,我们应该采取措施减少二氧化碳排放,保护海洋生物多样性,限制过度捕捞和污染,并加强对海洋碳汇的监测和研究。

只有全球各国共同努力,才能保护海洋碳汇,保护我们的地球。

海洋碳汇研究进展及南海碳汇渔业发展方向探讨

海洋碳汇研究进展及南海碳汇渔业发展方向探讨

海洋碳汇研究进展及南海碳汇渔业发展方向探讨一、本文概述随着全球气候变化问题日益严峻,碳汇研究逐渐成为全球科研热点。

海洋碳汇作为地球碳循环的重要组成部分,对于缓解大气中二氧化碳浓度上升、减缓全球变暖速度具有不可替代的作用。

南海作为我国最大的海域,其碳汇功能及渔业资源的丰富性使其成为碳汇研究的重要区域。

本文旨在概述海洋碳汇研究的最新进展,特别是南海碳汇渔业的发展方向,以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考。

本文首先对海洋碳汇的基本概念、原理及其在全球碳循环中的作用进行简要介绍,然后重点综述近年来国内外在海洋碳汇研究方面的主要成果和进展,包括海洋碳汇的评估方法、影响因素、变化趋势等。

在此基础上,文章将深入探讨南海碳汇渔业的现状、面临的挑战以及未来的发展方向,包括渔业资源的合理利用、碳汇渔业的技术创新、政策与法规的支持等方面。

文章还将对南海碳汇渔业发展的前景进行展望,以期为推动海洋碳汇研究和渔业可持续发展提供有益的借鉴和启示。

二、海洋碳汇研究进展随着全球气候变化的日益严重,海洋碳汇成为了缓解大气中温室气体浓度上升的重要途径。

海洋碳汇指的是海洋生态系统通过吸收和储存大气中的二氧化碳(CO₂)来减缓气候变化的过程。

近年来,随着科学技术的进步,海洋碳汇研究取得了显著进展。

在海洋碳汇的基础研究方面,科学家们深入探索了海洋生态系统中的碳循环机制,包括光合作用、呼吸作用、颗粒有机碳的沉降和再矿化等过程。

同时,通过海洋观测技术和数值模拟方法,对全球尺度的海洋碳汇能力进行了评估,揭示了不同海域碳汇强度的空间分布和季节变化特征。

在海洋碳汇的增汇技术方面,科学家们提出了多种方法,包括海洋酸化增汇、生物泵强化、海洋牧场建设等。

这些技术旨在通过提高海洋生态系统的碳吸收和储存能力,进一步增加海洋碳汇的潜力。

目前,这些技术已经在一些海域进行了试点应用,取得了一定的效果。

在海洋碳汇的政策与管理方面,国际社会已经认识到海洋碳汇在应对气候变化中的重要作用,并将其纳入全球气候治理的框架内。

陆地和海洋生态系统碳循环研究最新进展

陆地和海洋生态系统碳循环研究最新进展

陆地和海洋生态系统碳循环研究最新进展近年来,随着全球气候变化问题的日益凸显,生态学领域对于陆地和海洋生态系统中的碳循环过程的研究也越发重要。

陆地和海洋生态系统不仅是碳循环的重要组成部分,也是地球生态系统的重要调节者。

在这篇文章中,将介绍陆地和海洋生态系统碳循环研究的最新进展。

首先,我们从陆地生态系统的角度来看。

陆地生态系统中碳循环的过程主要包括植物光合作用,植物呼吸和腐殖质分解。

最新的研究表明,全球变暖对陆地生态系统中的碳循环过程产生了显著影响。

随着气温升高,植物的生长季节延长,植物呼吸增加,导致植物对大气中的二氧化碳吸收减少。

同时,全球变暖还加剧了地表土壤的碳分解速率,导致土壤中的有机碳释放到大气中增加。

此外,研究还发现,植被类型的变化和人类活动对陆地生态系统的碳循环也产生了影响。

例如,森林砍伐和土地利用变化导致土壤有机碳的丧失,进一步增加了碳排放。

海洋生态系统中的碳循环过程也备受关注。

海洋是地球上最大的碳汇之一,通过吸收和贮存大量的二氧化碳来调节全球气候。

然而,最近的研究表明,人类活动对海洋生态系统的碳循环产生了不利影响。

海洋温度上升和酸化加剧导致浮游植物的生理活动受到抑制,从而减少了二氧化碳的吸收。

此外,海洋生态系统中藻类和浮游动物的死亡会导致大量有机碳向海底沉积,并在长时间尺度上固定碳。

然而,过度捕捞和海洋污染等人类活动破坏了海洋生态系统的稳定性,不利于碳循环过程的顺利进行。

除了以上的研究进展,近年来,科学家们还在陆地和海洋生态系统碳循环研究中采取了一些新的方法和技术。

例如,通过利用遥感数据和全球定位系统(GPS)追踪植被变化和植物碳吸收量,可以更准确地估计陆地生态系统中的碳储量和年碳汇。

此外,引入基因测序和分子生物学技术可以对土壤中的微生物群落和土壤有机碳的分解过程进行研究。

同样地,利用海洋观测站点和遥感技术可以监测海洋生态系统中的碳吸收和释放。

总结起来,陆地和海洋生态系统碳循环的研究取得了一些重要的进展。

海洋微藻羟基自由基固碳-储碳技术研究

海洋微藻羟基自由基固碳-储碳技术研究

海洋微藻羟基自由基固碳-储碳技术研究引言:随着全球气候变化日益严重,寻找有效的碳汇技术成为了全球关注的焦点之一。

海洋微藻羟基自由基固碳-储碳技术作为一种潜在的碳汇途径,引起了科学家和环保专家的广泛关注。

本文将重点探讨海洋微藻羟基自由基固碳-储碳技术的研究进展、原理和应用前景。

一、海洋微藻的固碳能力海洋微藻是一类微小的单细胞生物,广泛分布于海洋中。

它们通过光合作用吸收二氧化碳,并将其转化为有机物质,同时释放氧气。

研究表明,海洋微藻具有较高的固碳能力,是重要的自然碳汇之一。

其中,一种重要的固碳机制就是通过羟基自由基的介导,将二氧化碳转化为有机碳。

二、羟基自由基的形成机制羟基自由基(·OH)是一种高度反应性的氧化物,具有强氧化能力,可以与二氧化碳发生反应,并将其转化为有机碳。

羟基自由基的形成主要依赖于光解反应和光化学反应。

在光解反应中,太阳光能被微藻吸收后,激发微藻中色素分子的电子跃迁,形成激发态的色素分子。

随后,这些激发态色素分子会与水分子发生反应,产生羟基自由基。

在光化学反应中,微藻中的色素分子与光敏剂反应,也可产生羟基自由基。

三、羟基自由基固碳-储碳技术原理羟基自由基固碳-储碳技术主要包括两个步骤:固碳和储碳。

在固碳过程中,海洋微藻通过光合作用吸收二氧化碳,并产生羟基自由基。

这些羟基自由基通过与二氧化碳反应,将其转化为有机碳。

在储碳过程中,固定的有机碳通过微藻的生物合成作用被转化为脂肪酸、蛋白质等有机物质,以及微藻细胞本身。

这些有机物质和细胞可以长期储存在海洋中,成为碳的长期储存形式。

四、技术应用前景海洋微藻羟基自由基固碳-储碳技术具有广阔的应用前景。

首先,该技术可以有效减少二氧化碳的排放,降低温室气体的浓度,缓解全球气候变化。

其次,通过海洋微藻的固碳作用,可以促进海洋生态系统的健康发展,提高海洋生物多样性。

此外,海洋微藻还可以作为生物质能源的重要来源,用于生产生物柴油、生物乙醇等可再生能源,实现碳中和。

国际海洋生物碳汇研究进展

国际海洋生物碳汇研究进展

中国水产科学 2011年5月, 18(3): 695−702 Journal of Fishery Sciences of China综述收稿日期: 2011−01−12; 修订日期: 2011−03−18.作者简介: 刘慧(1967−), 研究员, 研究方向为海水养殖科学. E-mail: liuhui@ 通信作者: 唐启升, 中国工程院院士. E-mail: tangqs@*“中国工程院第109场工程科技论坛—碳汇渔业与渔业低碳技术”特约综述.DOI: 10.3724/SP.J.1118.2011.00695国际海洋生物碳汇研究进展*刘慧, 唐启升中国水产科学研究院 黄海水产研究所, 山东 青岛266071摘要: 海洋是地球上最大的碳库。

整个海洋中蓄积的碳总量达到39×1012 t, 占全球碳总量的93%, 约为大气的53倍。

这些碳或重新进入生物地球化学循环, 或被长期储存起来; 而其中一部分被永久地储存在海底。

根据联合国《蓝碳》报告, 地球上超过一半(55%)的生物碳或是绿色碳捕获是由海洋生物完成的, 这些海洋生物包括浮游生物、细菌、海藻、盐沼植物和红树林。

本文综述了近年国际上对海洋生物碳汇的研究结果, 阐述了海洋生物固碳的机制、海洋生物碳汇的现状及其修复措施, 同时评价和论述了海水贝藻养殖作为渔业碳汇的地位与作用。

关键词: 碳汇;海洋生物;渔业中图分类号: X17;F326 文献标志码: A 文章编号: 1005−8737−(2011)03−0695−08CO 2对全球气温升高的贡献高达70%, 居各种温室气体之首 [1–2]。

由于全球气候变化的日益凸显, 世界各国对于温室气体减排、低碳发展和碳汇储量越来越重视。

碳源汇的概念有静态和动态之分。

静态的碳源是指释放CO 2的源, 主要是指海洋、土壤、岩石与生物体; 静态的碳汇是指自然界中碳的寄存体, 包括森林、湿地和海洋等。

《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)对碳源做出了动态的解释, 将其定义为“向大气中释放CO 2的过程、活动或机制”; 同时将碳汇定义为“从大气中清除CO 2的过程、活动或机制”。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

海洋生物碳汇研究进展【摘要】海洋是地球上最大的碳库。

整个海洋中蓄积的碳总量达到39×1012 t,占全球碳总量的93%,约为大气的53倍。

这些碳或重新进入生物地球化学循环,或被长期储存起来;而其中一部分被永久地储存在海底。

根据联合国《蓝碳》报告,地球上超过一半(55%)的生物碳或是绿色碳捕获是由海洋生物完成的,这些海洋生物包括浮游生物、细菌、海藻、盐沼植物和红树林。

【关键词】碳循环过程;浮游植物;固碳;渔业捕捞与海水养殖碳汇;中国近海碳汇是指从大气中清除温室气体、气溶胶或温室气体前体的任何过程、活动或机制[2]。

碳汇其中一条重要的途径是通过生物碳的产生和传递过程实现的,称其为生物碳汇。

生物体所产生和持有的碳称为生物碳( Biogenic carbon) ,其主体是颗粒有机碳( POC,Particulate organic carbon) 和溶解有机碳( DOC,Dissolvedorganic carbon) ,这两类碳的来源基本上都是通过初级生产过程实现的。

一般认为生物碳是最终可以分解并重新变成CO2的,只不过时间尺度不同,有些过程很快,如光合作用中的光呼吸过程,通常发生在几个毫秒内,而有些生物则通过沉积变成煤和石油,重新燃烧变成CO2,这个过程则要经过几百万年。

由于没有定义碳汇的具体时间尺度,因此广义的来说,生物有机碳形成就是生物碳汇。

但是通常意义上,人们还是认为将生物碳移入并保留在碳库的一段对人类有意义的时间,才是真正的碳汇。

文章对主要的碳源和碳汇以及海洋固碳机制研究进展进行了综述,并探讨了南海碳汇渔业发展的重点研究方向。

POC 一般保留在活的生物体或死亡的生物体和碎屑中,他们最终沉积在海底或地层中,这是狭义的碳汇过程。

海洋底部是地球最主要的生物碳汇区,浮游植物光合作用产生POC,再通过各种食物网过程,最终死亡的生物体或有机碎屑会通过重力作用沉降,一般称为生物泵过程。

这其中主要有几条途径: ①浮游植物死亡沉降,大细胞的、群体的和链状的浮游植物死亡后快速沉降至海底; ②浮游植物通过浮游动物的摄食后,变成浮游动物粪便颗粒,快速沉降至海底; ③浮游植物产生的DOC,通过物理、化学和生物作用形成似胶体的胞外多糖( EPS,extracellular polysaccharide) 最终吸附聚集各种有机或无机颗粒物碎屑形成大的有机颗粒物———海雪沉降至海底; ④浮游植物通过层级的捕食关系———食物链的打包最终变为大的海洋生物体,最终死亡后沉降至海底。

随着2010年哥本哈根气候会议的召开,碳的减排又一次成为世界各国关注的热点。

中国政府也提出到2020年中国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%~45%的目标,而要实现这一目标不外乎两种手段:一是减少工业CO2排放量,二是增加自然界对人为产生的CO2的吸收。

海水中的碳约为大气中碳的50倍,陆生植物碳库和大气碳库容量基本相当。

虽然海洋初级生产者的含碳量不到陆生植物的1/200,但它们的固碳量基本相当,即陆生植物的净初级生产力约63~10 t(C)/a,海洋初级生产力为(37N45)~10 t(C)/a。

可见,海洋碳库在碳的全球生物地球化学循环中起着重要作用。

国际地圈生物圈计划(IGBP)的核心计划之一“全球海洋通量联合研究”(JGOFS)~过十余年的研究,认为海洋每年大约可从大气吸收人类排放CO2的1/3,近20x10 t碳。

事实上这一结论是对大洋碳通量研究的结果,没有考虑陆架边缘海对海洋碳循环的贡献。

近海生态系统与深海大洋相比,仅占全球海洋面积的7%~8%,其海水中储藏的碳只有3.1×10,不到深海大洋的1%,但其中的初级生产力却占全球海洋系统中的15%~30%,有机碳埋藏更是占整个海洋碳埋藏量的90%,至少有50%的颗粒无机碳也沉积于此。

另外近海海洋环境还受人文活动严重影响,全球大约有40%的人口居住在近岸100 km的范围内,生产活动产生的大量有机质和营养盐通过河流排入并沉积于此。

因此,陆架边缘海域在全球碳循环中的作用不容忽视近海生物固碳主要通过浮游植物的初级生产过程来实现,生物固碳速率除受控于初级生产力水平之外,还主要取决于生源颗粒物向真光层之外的传输,即海洋生物泵的强度和效率。

根据对海一气CO2交换的影响,生物泵分为2类,一种以真核微藻和蓝细菌等光合自养的浮游植物进行光合固碳形成有机物质;另一种以颗粒有机碳(POC)形式输人到海水深层。

大多数输入的有机物质在海水次表层被再矿化为无机碳,只有一小部分被埋藏到沉积物中,这就是有机碳泵(海洋生物碳汇)。

钙化浮游植物如颗石藻(Gephyrocapsa oce—anica)"壳CaCO3的沉降增加海水表层稳态CO2浓度从而促进CO2向大气的释放,这与上述过程正好相反,这就是“碳酸盐泵”(海洋生物碳源)。

这2个过程的相对强度一定程度上决定了由生物调节的海一气CO2通量。

另外,近海养殖大型经济藻类的人为固碳在海洋生物固碳中也起一定作用,近海养殖的海藻可吸收包括碳在内的多种生源要素,海藻(主要为经济海藻)经采收后在陆地上被利用,这样可从海水中“取出”大量的碳。

与海藻养殖前相比较,该海区相对明显缺碳,从而使大气中的CO2向养殖海区转移,养殖海域的储碳能力增加。

近年来的研究表明,大部分陆架海域是大气CO2的汇,也有部分海域是大气CO2的源,但其强度有很大的不确定性。

这主要是因为陆架边缘海受人为影响较大,尤其是在1840年以后,由河流输入海洋的营养物质及颗粒有机碳、溶解有机碳和溶解无机碳等明显增加,而且输入的有机质和营养盐大部分沉积于此;另一方面陆架海域的水深较浅,水动力条件比较复杂,二者的共同作用加剧了陆架边缘海碳循环的复杂性。

中国拥有世界上最宽阔的陆架海域,中国近海(包括渤海、黄海、东海和南海)是中国海洋生产力较高,对中国社会、经济活动影响较大的海域,其碳源汇强度对中国人为产生CO2吸收量的估算起着不可估量的作用。

本文系统总结了近几年来中国近海海一气界面碳通量及控制因素,近海碳循环的关键过程,以及近海生物的固碳强度的研究进展,提出了中国近海渔业碳汇过程研究应关注的主要科学问题,这对深层次开展中国近海碳循环过程研究以及增汇技术措施研发具有重要的价值。

中国近海海一气界面碳通量及控制因素海一气界面碳的迁移过程是海洋碳循环最重要的过程,因为水体中无论是生物固碳(生物泵)还是海水碳的溶解(溶解度泵)过程,最终都要通过海一气界面的碳通量来体现。

中国近海海一气界面碳通量研究的历史仅有20年的时间,20世纪90年代初,东海少数几个站位测定的海水二氧化碳分压,是中国近海最早海一气界面碳通量研究的数据报道。

其后,有一些零星的调查数据。

2004年,宋金明根据表层海水温度相关分析估算了渤黄东海海一气界面碳通量的季节变化与碳源汇强度。

近几年,通过走航式表层海水二氧化碳分压测定仪获得了部分中国近海的海一气界面碳通量,实际有报道的数据海域包括南海北部、长江口、胶州湾、北黄海西北部等。

其中,2009年国家海洋局进行的黄海西北部海一气界面碳通量调查最有代表性,共进行了5个航次的调查,这一海域离岸较近、水深较浅,在年度上这一海域是大气二氧化碳的弱源。

北黄海西北部碳源/汇格局及强度在季节上存在较大差异,3月份表现为大气CO2的汇;5月和7月均表现为大气CO2的弱源;10月由于气温降低、风速较大,其源强显著增大;整体而言2009年北黄海西北部是大气CO2的弱源,其向大气年释放通量为5.78~104t碳。

由于这一海域有黄海暖流和黄海冷水团等多种水团的作用,生物地球化学过程复杂多变。

统计分析表明,夏季与冬季表层海水温度、春季强烈的生物活动、秋季逐步增强的水体垂直混合作用,是控制北黄海西北部海域不同季节表层海水CO2分压及海一气CO2交换通量的主要因素。

生物活动对于海洋碳循环过程的影响意义重大。

浮游植物的初级生产和浮游动物的次级生产将溶解无机碳转化为溶解有机碳(DOC)和颗粒有机碳(POC),而一部分有机碳又通过生物的呼吸作用和细菌的分解作用而消耗掉。

细菌广泛分布于海洋中,细菌在利用有机碳的过程中又被上层营养级的原生动物等滤食,转化为更高阶层可被生物利用的颗粒碳。

Song等_3]的研究表明,在东海陆架区秋季,细菌消耗的有机碳与浮游植物的初级生产相当,初级生产无法供应浮游生物呼吸作用所消耗的有机碳,河流输入和(或)表层沉积物再悬浮是潜在的有机碳补充来源。

对长江冲淡水区细菌生产力的研究表明,该区春季和秋季平均细菌生产力相当于浮游植物初级生产力的23%。

秋季表层细菌生产力在0.22~3.35 mg(C)/(m3"h),平均为(1.44-I-1.30)mg(C)/(m3.h);春季表层细菌生产力在0.56~4.41 mg(C)/(m3.h),平均为(2.43士1.22)mg(C)/(m .h)。

细菌生产力高值区与初级生产力和叶绿素a高值区相吻合。

在珊瑚礁渴湖中,生物因素控制着POC的循环,其效率很高,90%以上的POC 在进人沉积物之前被释放或重新利用。

中国近海水体中含有丰富的有机碳,这些丰富的有机碳是海洋生物泵过程的基础。

在东海陆架水体中,有机碳中的DOC平均占87.5%,POC 占11%。

可以认为东海陆架水中的碳主要来源于海一气界面CO2交换,然后通过浮游植物的光合作用和浮游动物的次级生产将溶解无机碳转化为DOC和POC。

东海陆架物质的垂直通量随海域的水深不同有明显的差别。

碳在东海陆架垂直转移主要依赖于POC。

POC的垂直分布与水体中的总悬浮颗粒物浓度、陆源沉积物供应和海洋生物作用密切相关。

海洋沉积物是全球碳的重要源与汇,在碳循环中起着重要的作用。

对于东海的研究表明,虽然东海内陆架区沉积物和有机碳的沉积速率较高,但从陆架坡到冲绳海槽只有少部分有机碳被埋藏,大部分被输出或再矿化。

但也有研究表明,冲绳海槽南部是一个重要的有机颗粒物沉积中心,贴近底层的水平输送被认为是物质输出东海陆架的主要过程。

DOC的年输出量几乎相当于POC的4倍,分别为414 Gmol/a和l06 Gmol/a,比河流输入东海DOC量2倍还多。

在东海陆架的南部,有机碳浓度虽然不高,但却具有较高的沉积速率。

底层物质再悬浮对物质通量产生明显影响,再悬浮中由于再矿化率增高、间隙水与上覆水混合,大部分生源要素的浓度一般都会得到提高。

海洋微生物作为海洋食物链的下层,对整个海洋生物具有重要影响。

再悬浮对微生物食物网的影响表现在,通过再悬浮过程中的再矿化及可溶性的营养物和有机颗粒物与水体的混合作用,沉积物转变为更易被藻类和细菌利用的营养形式,以及悬浮颗粒的表面积更利于细菌吸附,因此在再悬浮过程中水体中微微型浮游生物、微型自养生物和异养浮游生物的丰度有明显提高,并与悬浮物的浓度呈正相关,海底硅藻和纤足虫与悬浮物浓度也有类似关系。

相关文档
最新文档