浮游动物在生物泵中的作用研究进展OACHSSCD

【目的】综述浮游动物通过生物重力泵与垂直迁移泵驱动海洋碳垂直输送的碳通量特征及其对全球碳循环的影响,为深入理解海洋生物泵过程及碳循环模型优化提供参考。【方法】系统梳理浮游动物在生物重力泵与垂直迁移泵中的碳输送机制,综合分析粪便颗粒、尸体及胶质生物沉降、生物破碎及昼夜与季节性垂直迁移等过程的碳通量数据与全球模型估算结果。【结果】生物重力泵方面,浮游动物通过粪便颗粒、尸体及胶质生物形成的快速沉降颗粒直接促进碳沉降,粪便颗粒碳通量为0.1~8.0 mg·m^(-2)·d^(-1),对总颗粒有机碳贡献受生态系统生产力调控;同时,摄食与生物破碎作用将大颗粒分解为缓慢沉降碎屑,显著削弱碳向深海的传输效率。在垂直迁移泵方面,浮游动物通过昼夜垂直迁移每年向深海输送约10亿t碳,占生物泵总碳通量的9%~16%;脂质泵在北大西洋等海域的碳封存效率与被动沉降相当,碳封存时间可达500~1000 a。【结论】浮游动物通过两类生物泵协同调控海洋碳垂直输送,但其碳通量估算与模型表征仍存在较大不确定性。通过进一步整合原位观测与培养实验新技术、长时间序列数据及多营养级模型,可望完善碳通量估算与模型表征,更精准评估浮游动物对海洋碳循环的净效应及其对气候变化的响应。