Nature | 海洋酸化增加了导致硅沉降？

生命的智慧 · 公众号 · · 2025-01-13 22:44

主要观点总结

本文研究了海洋酸化对硅藻的影响。通过基尔离岸海洋模拟中观实验和地球系统模型模拟，发现海洋酸化导致沉积物中硅氮比（Si:N）上升，预计到2100年该比例将攀升17±6%。随着硅质物质在沉积物中的累积，表层海水中的可利用硅资源将枯竭，这对硅藻的生存和繁衍构成挑战。研究预测到2200年，硅藻数量将比现在减少13%至26%。文章还讨论了海水酸化影响硅藻的多种可能解释，并指出需重视初级生产者组成变化对整个海洋生物面貌的影响。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

海洋正逐渐趋向酸化，对生态系统产生影响。硅藻作为海洋生产力大军中的佼佼者，其受到的影响备受关注。

关键观点2: 研究方法

1. 基尔离岸海洋模拟中观实验：选取五个海洋点位进行研究，覆盖较大的纬度梯度和多样化的海洋生态系统环境。2. 荟萃分析：通过量化效应大小来直观表示海洋酸化对硅藻的影响程度。3. 地球系统模型模拟的全球影响评估：应用维多利亚大学地球系统和气候模型来评估未来几个世纪全球尺度下海洋酸化的影响。

关键观点3: 研究结果

海洋酸化导致沉积物中硅氮比上升，除芬兰地区外，其他四个点位的沉积物样品均显示Si:N升高与实验注入海水的CO2浓度正相关。此外，还提供了多种解释来解释这一现象的潜在原因。

关键观点4: 总结

文章指出短时间、区域性的研究可能无法察觉海洋酸化的影响，在更广的时空范围上，海洋酸化可能导致硅藻的大量减少。同时强调要重视初级生产者的组成变化对整个海洋生物面貌的影响。

正文

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02/ 研究方法

图2 a.基尔离岸海洋模拟中观”（KOSMOS）实验的位置

b.一个包围天然浮游生物群落并在海底全直径沉积物捕集器（15至25米水深，根据研究地点而定）收集下沉有机物的中上层生态系统示意图

1.Mesocosm实验：2010年至2014年间，研究人员选取五个海洋点位进行基尔离岸海洋模拟中观实验（图2），研究地点覆盖了较大的纬度梯度（28°N–79°N）和多样化的海洋生态系统环境。研究期间通过收集沉积物收集器中下沉的全部物质测定水中溶解的二氧化以及碳和氮含量，以评估海洋酸化对自然环境中浮游生物群落的影响。

2.荟萃分析：为了更直观表示海洋酸化对硅藻的影响程度，通过荟萃分析法量化效应大小。效应大小转换为对数响应比lnRR，并按照公式ln(RR)=ln(XOA) - ln(Xcontrol)计算，XOA和Xcontrol分别对应海洋酸化条件和正常条件下的Si:N值。效应大小<0表示海洋酸化的负面影响，效应大小>0表示正面影响。

3.地球系统模型模拟的全球影响评估：应用维多利亚大学地球系统和气候模型（UVic ESCM），将海洋酸化对Si：Nexport的影响纳入到地球系统模型中，以评估未来几个世纪全球尺度下海洋酸化对浮游生物、二氧化硅溶解及硅氮出口的影响。

03/ 研究结果

依据实验结果（图3）可以看出，除芬兰地区，其他四个点位沉积物样品都有明显的Si:N升高，与实验注入海水的CO2浓度正相关，而悬浮物的Si:N变化不明显。