生物碳泵

1、海洋是全球氣候的調(diào)節(jié)器。已知的海洋儲碳生物學機制是“生物泵”，即通過光通過光合作用固碳將合作用固碳將CO2轉(zhuǎn)化為顆粒有機碳并通過沉降轉(zhuǎn)移到海底長期保存轉(zhuǎn)化為顆粒有機碳并通過沉降轉(zhuǎn)移到海底長期保存。然而，生物泵輸送到海底的碳量不足表層固碳量的0.1%。事實上，海洋中95%的有機碳是溶解態(tài)的，而其中95%又是惰性的，可在海洋中保存5000年。然而，惰性溶解有機碳的形成機制至今尚未明了。廈門大學焦念志教授的“微型生物碳泵”理論提出了不依賴于顆

2、粒碳沉降的儲碳機制。焦念志與其率領(lǐng)的國際海洋科學研究委員會“微型生物碳泵”科學工作組SCWG134，進一步系統(tǒng)地揭示了微型生物生態(tài)過程在惰性溶解有機碳形成過程中的作用。美國科學家指出，“微型生物碳泵”理論也適用于陸地儲碳。“微型生物碳泵”理論展示了海洋在CO2減排和發(fā)展低碳經(jīng)濟方面的巨大潛力。對于海洋微生物而言，溶解有機碳（DOC）是其生命的支撐。然而，大部分DOC就像谷糠一樣難以下咽而殘留在水中?？茖W家們正在揭示為什么海洋食物鏈中有些

3、有機質(zhì)被轉(zhuǎn)化為不易被釋放為CO2的形式?！拔覀冊缇椭篮Ｑ笾写嬖谥@種‘難以降解’的有機碳，但是直到最近才意識到它在全球碳循環(huán)中的作用?！苯菘薚rebon微生物研究所的微生物學家MichalKoblizek介紹說。新的發(fā)現(xiàn)揭示，海洋中有一個看不見的過程使巨量的碳懸浮在海面以下的水體中。“這個碳庫非常之大，與大氣CO2的總量相當”，廈門大學的微型生物生態(tài)學家焦念志介紹說。焦念志等科學家正在探索這個碳庫儲存CO2的誘人前景。確定這個巨大儲庫

4、是否有地球工程學響應為時尚早，佛羅里達州邁阿密大學的海洋生物地球化學家DennisHansell說，“但我期待有一天茅塞頓開，到那時我們將驚呼‘原來如此！’”。數(shù)次海洋調(diào)查的研究數(shù)據(jù)業(yè)已展現(xiàn)出焦念志提出的“微型生物碳泵”（MicrobialCarbonPump，MCP）的基本輪廓：即微型生物驅(qū)動了從生物可利用的活性有微型生物驅(qū)動了從生物可利用的活性有機碳到機碳到“難以消化的難以消化的”即惰性即惰性DOC的轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化。2010年夏天，歐洲

5、海洋酸化計劃正在北極海區(qū)開展一系列探索性實驗，其中包括“微型生物碳泵”。10月，焦念志課題組將向另一極進發(fā)，前往赤道附近的最熱海域——印度太平洋暖池——進行“微型生物碳泵”及其儲碳機制的研究?！拔⑿蜕锾急谩睂⑹?月份召開的戈登海洋微生物研討會的重頭戲，Nature子刊微生物學綜述將發(fā)表文章介紹“微型生物碳泵”概念。法國Villefranche海洋學實驗室的微生物海洋學家MarkusWeinbauer指出，這個概念“將大大改變我們對（海

6、洋）儲碳的認識?！蔽⑿蜕锾急梦⑿蜕锾急醚芯垦芯康哪芰Α鞭D(zhuǎn)化惰性DOC，法國馬賽海洋學中心的微生物學家ChristianTamburini說。要揭開微生物與惰性DOC的關(guān)系需要敏銳的洞察力。在2001年發(fā)表的一篇標志性的文章里，東京大學的HiroshiOgawa及其同事的研究表明海洋微生物能夠?qū)⑸锘钚訢OC轉(zhuǎn)變?yōu)槎栊訢OC。接著一個月后，加利福利亞蒙特雷灣水生生物研究所（現(xiàn)地址）的ZbigniewKolber及其同事也報道，在大洋表

7、層有一種獨特的具有光合作用的細菌AAPB占總微生物群落的11%，通過測量該菌的光吸收色素所產(chǎn)生的紅外熒光值發(fā)現(xiàn)，似乎到處都分布有這些AAPB細菌。但事實上，其他微型生物的存在可導致AAPB上述測量與實際情況有嚴重偏差。焦念志研究組利用一種新技術(shù)，證明浮游植物的強熒光會屏蔽掉目標微生物的熒光?！霸旅餍窍【褪沁@個道理”焦念志解釋說。就在2005年中國舉行紀念鄭和下西洋600周年活動的環(huán)球航次上，焦念志把這種新方法付諸應用，結(jié)果表明，AAPB

8、的分布與之前的認識相反。他的研究組發(fā)現(xiàn)AAPB在富營養(yǎng)海域的分布比大洋更加豐富，而且AAPB的豐度與DOC相關(guān)，而不是光照。AAPB是一種獨特的具有光合功能的細菌是一種獨特的具有光合功能的細菌焦念志發(fā)現(xiàn)AAPB易于被病毒感染，他們分離出了第一個特異感染AAPB的噬菌體。噬菌體分裂宿主細菌，使包含有機碳的菌體崩解并釋放到水中。這種“病毒回路”作用于許多海洋細菌，可能在“惰性DOC在水體中的累積”中發(fā)揮著重要的作用，田納西州立大學的Stev