自然资源部海洋生态系统动力学重点实验室 - 自然资源部海洋生态系统动力学重点实验室

海洋生物地球化学研究团队成果获美国地球物理联合会（AGU）会刊Eos报道

近日，我室海洋生物地球化学研究团队在国际地学期刊AGU Advances上发表的题为“Cyanobacteria Sustain Deep Ocean Carbon Sequestration Despite Eukaryotic Loss”的研究论文被期刊编辑遴选为Research Spotlight，并在Eos（Earth & Space Science News，是AGU旗下全球地球与空间科学领域权威前沿资讯平台）发布了专题报道。该论文已于2026年8月在线发表，张静静副研究员为第一作者，陈建芳研究员、李宏亮研究员和厦门大学唐甜甜副教授为共同通讯作者。海洋生物泵将浮游植物产生的颗粒有机碳（POC）快速输出至深海，从而与大气碳库隔绝百年甚至千年以上，是海洋实现碳封存的重要途径。传统观点认为，体型较大的真核微藻更有利于有机碳输出，而个体微小的蓝藻（主要包括原绿球藻与聚球藻）通常难以高效输出至深海。然而，这些浮游植物产生的有机碳在向深海输出过程中会持续被破碎、摄食或降解，超过70%的沉降POC在弱光层损失。因此，表层碳生产优势并不一定转化为深海碳封存优势。针对这一问题，本研究利用南海北部海盆1000 m深处采集的时间序列沉积物捕获器样品，开展氨基酸单体稳定碳同位素示踪分析，量化了沉降POC的合成来源特征。结合多年表层浮游植物群落观测结果，首次揭示了蓝藻与真核微藻在储碳效率上存在显著的类群差异，对“生物泵碳输出由真核微藻主导”的主流科学假设提出了挑战。研究发现，南海北部海盆上层浮游植物群落结构呈现显著的季节变化特征：低生产力时期以蓝藻为主，高生产力时期真核微藻占优。然而，中深层沉降POC全年均由蓝藻来源有机碳主导，年均贡献达67±2%。这表明，沉降POC经历弱光层降解与改造后，其合成来源组成与上层浮游植物群落结构的动态变化发生了解耦（图1）。图1 真光层浮游植物群落结构的季节变化（a）与中深层沉降颗粒有机碳的合成来源占比（b）进一步研究发现，高生产力时期，真核微藻旺发并产生大量POC，但输出的真核源POC可能刺激异养微生物活动，反而加速了其在弱光层的矿化降解。相比之下，个体微小的蓝藻则可能通过聚集与矿物压载效应，被打包并保护进“海洋雪”中。这些颗粒能够帮助蓝藻源POC快速沉降，并减少其在水柱中损失。这种差异性衰减导致真核微藻源POC的储碳效率降至低生产力时期的一半，而蓝藻源POC的储碳效率则近乎翻倍（图2）。图2 真核微藻（a）和蓝藻

2026-09-15 查看详情

海洋生态化学研究团队在东南极海域浮游植物群落与有机碳耦合的水文调控研究中取得进展

近日，MED海洋生态化学研究团队在国际海洋环境领域期刊Marine Pollution Bulletin发表题为“Regional contrasts in phytoplankton communities and organic carbon pools: Hydrographic forcing and zooplankton grazing in the Cosmonaut and Cooperation Seas”的研究论文。我所硕士研究生黎翠婷为论文第一作者，李栋副研究员为通讯作者。南大洋是全球重要的海洋碳汇。季节性海冰消退后，上层海洋的分层、混合和光照环境迅速改变，并进一步影响浮游植物生长、群落结构和有机碳循环。宇航员海和合作海地理位置相邻，却分别受到威德尔环流和普里兹湾环流影响，形成不同的上层水温环境，为认识水文过程如何调节浮游植物—有机碳耦合提供了天然对照。然而，该区域尤其在海冰消退早期仍缺少水文、浮游植物群落与有机碳的同步观测。研究团队于2019年12月至2020年1月在宇航员海和合作海9条断面的55个站位开展综合调查（图1），利用水文和营养盐观测、UPLC色素分析、CHEMTAX群落解析、颗粒有机碳（POC）和溶解有机碳（DOC）测定，并结合卫星遥感资料和浮游动物数据，对两个海域的上层海洋环境、浮游植物群落和有机碳库进行了综合分析。图1 中国第36次南极科学考察宇航员海—合作海研究区域及采样站位研究发现，宇航员海与合作海虽相邻，却呈现显著不同的水文—生态特征（图2）。宇航员海平均混合层深度为32±10 m，浅于合作海的45±20 m，水体稳定性更强，其水柱积分Chl a达94.8±41.5 mg·m⁻²，约为合作海的两倍，南极棕囊藻相关Hapt-HighFe类群生物量也接近合作海的两倍；合作海则小型硅藻和微型浮游植物贡献更高。两海区总氮、磷酸盐和硅酸盐浓度无显著差异，表明这种生物量与群落分异主要受混合层深度和水体稳定性形成的光—混合环境调控，而非常量营养盐供应。这种差异进一步反映在有机碳库中：宇航员海水柱积分POC为11.1±3.7 g·m⁻²，显著高于合作海的9.0±2.3 g·m⁻²，且POC与Chl a显著正相关（r=0.76，p<0.01），说明浮游植物是POC的重要来源；但DOC在两海区均占总有机碳90%以上，其分布不能仅由同期浮游植物生物量解释，还受释放、降解、再矿化和水文输运等过程共同影响。此外，叶绿

2026-09-14 查看详情

海洋生物地球化学团队揭示长江口及浙江近海区域多种水源端元的定量贡献及其对营养盐结构的影响

近日，我室海洋生物地球化学研究团队在Water Research发表题为 “Quantitative Apportionment of Multiple Water Sources and Their Implications for Coastal Nutrient Dynamics: A Mult-Tracer Framework of River-Dominated System” 的研究论文（2026年4月在线发表）。博士后祝嗣腾为第一作者，陈建芳研究员与日本富山大学的张劲教授为共同通讯作者。大河主控的近岸海域是陆海物质交换的关键界面，营养盐与污染物输入直接影响富营养化、缺氧和有害藻华。准确量化不同水源（河流、降水、孔隙水、陆架水等）的贡献是理解这些过程的基础。然而，传统温盐图及单一示踪剂等难以区分密度相近的多个淡水来源，亟需发展高分辨率的多水源精准定量解析方法。本研究创新性地将稳定水同位素（δ18O、δD）与11种溶解稀土元素（REEs）结合，构建了最优多参数分析（OMP）多示踪剂框架。通过综合地球化学和地理水文背景，确定了长江冲淡水、杭州湾水、椒江与瓯江水、陆架表层与次表层水及沉积物孔隙水共7个端元。团队按主导过程将研究区划分为三个子区域分别进行OMP分析，经权重归一化与迭代校正，实现了复杂河控近海海域多水源的高分辨率定量解析（图1）。图1 研究区域及多参数量化分析框架基于该框架，研究取得以下重要成果：一是量化了降水贡献，秋季表层为2~6%，季节平均约3~8%，降水可绕过河口过滤带将营养盐快速输入真光层，可能驱动短期藻华；二是揭示了沉积物孔隙水作为人为污染物汇的作用，浙江沿岸泥质沉积物孔隙水中检测到显著人为钆异常，证实小型河流是人为Gd的主要来源，沿海沉积物成为陆地污染物的“遗留库”；三是阐明了大小河流的差异化生态影响，在30.5°N以北海域长江的影响占主导，椒江、瓯江虽影响范围有限，但其羽流区与重要渔场高度重叠，对当地渔业具有超比例的重要性；四是建立了河流月排放量与半贡献半径（R50）的对数关系（R²=0.998），该关系可预测河流径流量变化对生物地球化学影响区的范围，且与河口底层缺氧面积峰值高度同步此外，本研究还揭示河流混合比例直接控制营养盐化学计量比，高N/P、低Si/N的偏移有利于硅藻向非硅藻转变，增加近海有害藻华风险（图2）。图2 河水贡献比例与DIN（a）、DIN/DIP（b）、DISi/DIN（c）之间的关系，以及

2026-09-11 查看详情

科研动态

海洋生物地球化学研究团队成果获美国地球物理联合会（AGU）会刊Eos报道

海洋生态化学研究团队在东南极海域浮游植物群落与有机碳耦合的水文调控研究中取得进展

海洋生物地球化学团队揭示长江口及浙江近海区域多种水源端元的定量贡献及其对营养盐结构的影响

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Overview of the Cook Islands Seabed Minerals Authority (SBMA) and its activities

海洋痕量元素采样技术的应用及进展

极端环境化学测量仪器与传感器研究

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