硅藻介导钙化影响海洋生物泵的机理研究

作为海洋活动中主要的参与者,硅质硅藻约占初级生产和颗粒有机碳输出通量的40%.目前普遍认为,由硅藻的分布变化引起的碳通量变化可导致明显的气候变化.尽管硅藻驱动的碳封存途径已经基本确立,但目前尚无关于海洋硅藻诱导CaCO_(3)沉淀析出的文献报道.本文介绍了中肋骨条藻(Skeletonema costatum)在光合作用下促进文石碳酸钙从人工和天然海水中析出的具体实验证据.通过对细胞表面利用pH微电极和Zeta电位的直接测量明确了中肋骨条藻通过创造高浓度的碳酸根离子(CO_(3)^(2–))和钙离子(Ca^(2+))的特定微环境,并通过对被吸附的Ca^(2+)的去水合作用,来实现在藻细胞表面对CaCO_(3)的介导析出.这种促进机制说明硅藻介导的钙化现象可能真实地发生在海洋中.在东海中肋骨条藻藻华期间,我们检测到总碱度(Total alkatinity,TA)偏离保守性TA-盐度混合,出现显著降低的现象.加上在其他海域报道的藻华期间类似的TA偏离保守混合的现象,进一步证实了硅藻介导的钙化现象可能真实发生在海洋中这一推断.该新发现的钙化途径建立了无机碳和有机碳通量间的新联系,有助于重新评估海洋碳输出通量和海洋CO_(2)封存效率.本文的发现,可能对于评估海洋碳循环和预计未来海洋酸化的潜在影响具有重要的意义.