近日，MED海洋生物地球化学团队在国际海洋类期刊Marine Pollution Bulletin发表题为 “Biogenic silica fluxes in the seasonally ice-covered Northwind Ridge, western Arctic Ocean: drivers and implications for the biological carbon pump” 的研究论文。该论文已于2026年9月在线发表。吴彬助理研究员为论文第一作者，任健副研究员与陈建芳研究员为共同通讯作者。

在全球碳循环中，北冰洋吸收的CO₂占全球海洋大气总吸收量的5%至14%，这一过程主要由生物碳泵驱动，而硅循环正是海洋生物泵的核心“驱动器”。硅藻贡献了全球海洋约40%的初级生产力，其硅质壳体可作为“压舱物”，驱动有机碳向深海快速输出。但在快速变化的北极海洋环境中，生物硅输出的季节与年际变化规律、关键驱动因素，以及其在生物碳泵中发挥的作用，目前仍不完全清楚。

为此，研究团队依托第三次北极科学考察期间（2008年8月至2009年9月）获取的北风海脊沉积物捕获器样品（图1），完成了生物硅含量分析，并结合已发表研究成果与卫星遥感观测资料，系统厘清了生物硅通量的控制因素及其对碳输出的贡献。在此基础上，研究团队进一步利用细胞体积与硅、碳含量之间的转换关系，估算了关键硅质浮游生物对生物硅和有机碳通量的贡献。

图1   沉积物捕获器采样站位图

研究表明，调查期间生物硅通量呈现出显著的季节性变化特征，变化趋势与颗粒有机碳和硅藻通量高度一致，且2009年的平均通量达到2008年的三倍（图2）。这种年际差异主要由季节性海冰消退、寡营养的波弗特环流与富营养太平洋入流水三者的相互作用驱动。

图2   沉积物捕获器中生物硅、有机碳、硅藻通量的时间序列

在硅质生物群落中，高度硅质化的角毛藻休眠孢子占据主导地位，且影响力最为显著，其丰度与生物硅及颗粒有机碳通量均呈现出显著的统计学相关性。尽管据估算，角毛藻休眠孢子对总生物硅通量的直接贡献相对有限，但它们在驱动颗粒有机碳输出的时间差异性方面发挥了关键作用，其影响远超其他海冰硅藻类群。研究显示，研究区域的生物硅平均通量为119.9 mmol Si m⁻² yr⁻¹，接近全球平均水平，明显高于大西洋和太平洋暖池，但低于南大洋和白令海。此外，Si/C_inorg和C_org/C_inorg的摩尔比均大于1，表明楚科奇海可归类为“硅质海洋”。该区域以硅藻为主的输出过程通过生物硅压载作用，对促进深海碳封存起着主导控制作用。

这些发现为预测北极持续变暖和环流变化将如何重塑硅的生物地球化学循环与碳循环提供了重要基础参照，也为深入阐明北极海洋硅循环与生物碳泵的耦合机制提供了新的科学依据。

本研究得到国家自然科学基金项目（42406250; 42476260; 42576286）、自然资源部第二海洋研究所基本科研业务费（JG2013）项目联合资助。

论文信息：

Wu B, Ren J*, Zhang HZ, Bai YC, Jin HY, Li HL, Chen JF* (2026). Biogenic silica fluxes in the seasonally ice-covered Northwind Ridge, western Arctic Ocean: drivers and implications for the biological carbon pump. Marine Pollution Bulletin, 233, 12035.