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（b）初级生产力、POC输出通量及其储碳效率的季节对比

本研究揭示了蓝藻对寡营养盐海域生物泵储碳的贡献可能被严重低估，尤其在全球变暖、浮游植物小型化的背景下。蓝藻源和真核微藻源POC在弱光层的差异性衰减，可能是维系深海生物泵储碳效率稳定的重要机制（图3）。这一过程可能解释了前人在全球尺度上发现的现象：以大型浮游植物主导的高纬生态系统，其储碳效率并不总是高于以蓝藻为优势种的低纬寡营养生态系统。因此，将本研究结果纳入地球系统模型参数化方案，将有助于更加准确地评估海洋生物泵储碳能力及其对未来气候变化的响应。

图3  生物泵过程示意图：不同生产力时期蓝藻与真核微藻的差异性衰减

本研究得到国家重点研发计划（2023YFF0805002）、国家自然科学基金重点项目（42330412）、自然资源部第二海洋研究所基本科研业务费（SZ2403）、国家自然科学基金面上项目（42476047、41976035）、卫星海洋环境监测预警全国重点实验室自主研究课题（SOEDZZ2516）、国家重大科技基础设施海底科学观测网（南海网）（2017-000030-73-01-002437）等项目联合资助。

论文信息：

Zhang, J., Chi, G., Li, H*., Tang, T*., Kao,S.‐J., Achterberg, E., Xiao, W., Huang, B., Wiesner, G. M., Lahajnar, N., and Chen, J*. (2026). Cyanobacteria sustain deep ocean carbon sequestration despite eukaryotic loss. AGU Advances, 7, e2025AV002148. https://doi.org/10.1029/2025AV002148.

Eos Research Spotlights链接：

https://eos.org/research-spotlights/tiny-cyanobacteria-may-be-the-secret-heroes-of-ocean-carbon-sequestration