微塑料，大影响！微塑料如何破坏海洋食物链并影响海洋碳循环

微塑料污染已成为全球海洋生态系统面临的主要威胁之一。浮游动物是海洋食物链的重要组成部分，其摄食行为直接影响海洋生态系统的健康。研究表明，微塑料的存在会干扰浮游动物的摄食行为，导致其摄食效率下降。

浮游动物在海洋碳循环中扮演着关键角色。它们通过摄食将有机碳转化为颗粒碳，并通过排泄和死亡将其沉降到海底。微塑料的干扰可能导致这一过程的效率降低，从而影响全球碳循环。

研究表明，海洋中持续的微塑料污染可能会使初级生产力减少 4%。尽管我们的研究结果对水污染影响阈值的敏感性很高，但我们认为，如果微塑料输入量在全球范围内保持不变，微塑料对浮游动物摄食的影响可能会在 100 年后导致每年 1 Gt yr −1的碳输出损失。

参考文献：Camille Richon，Thomas Gorgues，Matthew Cole，Ika PaulPont，Christophe Maes……Model exploration of microplastic effects on zooplankton grazing reveal potential impacts on the global carbon cycle . （PDF） DOI 10.1088/1748-9326/ad5195

一、微塑料如何影响浮游动物的摄食行为？

微塑料对浮游动物摄食行为的影响是多方面的，从物理上的阻碍到生理上的干扰，再到行为上的改变，都会对浮游动物的生存和繁殖产生不利影响。这不仅会影响浮游动物种群的动态变化，还会通过食物链传递，对整个海洋生态系统造成深远影响。

微塑料的尺寸与许多浮游生物的食料相似，导致浮游动物误将其当作食物摄入。摄入的微塑料可能在消化道内堆积，造成机械性损伤，影响食物的消化吸收，进而影响摄食行为。

微塑料表面能够吸附大量的有害物质，如重金属、有机污染物等。当浮游动物摄入这些污染的微塑料时，这些有害物质也会进入其体内，干扰正常的生理功能，影响摄食行为。微塑料的存在可能降低食物的营养价值，使浮游动物摄入更多的食物才能满足其能量需求，从而影响摄食率。

摄入的微塑料占据了胃部的一部分空间，使浮游动物产生饱腹感，即使体内能量不足，也会减少摄食。

长期摄入微塑料可能导致浮游动物的摄食意愿降低，从而影响其生长发育和繁殖。微塑料可能影响浮游动物的运动能力，使其难以捕获食物。

一些微塑料中的添加剂可能具有内分泌干扰作用，影响浮游动物的激素水平，进而影响其摄食行为。长期暴露于微塑料环境中，可能导致浮游动物的免疫系统受到抑制，更容易感染疾病，影响其摄食能力。

不同大小、形状和材质的微塑料对浮游动物的影响并不相同。

通常，粒径越小，越容易被浮游动物误食。较大的微塑料可能被滤食性浮游动物截留，而更小的微塑料则可能穿透滤食器官，进入体内。粒径越小，表面积与体积比越大，更容易吸附更多的污染物，对浮游动物的毒性也更大。

不同形状影响也不尽相同。纤维状微塑料容易缠绕在浮游动物的附肢上，影响其运动和摄食。颗粒状微塑料更容易被浮游动物误食，进入消化道。薄膜状微塑料可能堵塞浮游动物的滤食器官，影响摄食。

不同的聚合物具有不同的化学性质，对浮游动物的毒性也不同。例如，聚苯乙烯、聚氯乙烯等塑料的毒性相对较大。塑料中添加的增塑剂、阻燃剂等化学物质可能对浮游动物产生毒性作用。

总之，微塑料对浮游动物的影响是一个复杂的过程，受到多种因素的影响。不同大小、形状和材质的微塑料对浮游动物的影响具有多样性，但总体来说，微塑料对浮游动物的生长、发育、繁殖等生理过程都会产生负面影响，进而影响整个海洋生态系统的稳定性。

二、浮游动物在海洋碳循环中扮演什么角色？

浮游动物在海洋碳循环中扮演着至关重要的角色。它们作为海洋食物链中的重要一环，通过摄食、呼吸、排泄等活动，影响着海洋碳的固定、传输和储存。

浮游动物摄食浮游植物，并将有机碳从海洋表面向深海输送。当浮游动物死亡或排泄物下沉时，有机碳就会被带入深海，从而将大气中的二氧化碳长期封存起来。浮游动物通过摄食调节浮游植物的数量，进而影响海洋初级生产力。浮游动物的摄食活动可以促进浮游植物的生长，也可以抑制其生长，从而影响海洋碳的固定速率。浮游动物的呼吸作用会释放出二氧化碳，将有机碳转化为无机碳，参与海洋碳的矿化过程。浮游动物是海洋食物网的重要组成部分，通过摄食和被捕食，将有机碳在食物网中传递，影响更高营养级生物的碳循环。

浮游动物在海洋碳循环中的具体过程包括浮游植物固定碳、浮游动物摄食、碳的垂直输送和深海碳的储存。

• 浮游植物固定碳： 浮游植物通过光合作用将大气中的二氧化碳固定为有机碳。
• 浮游动物摄食： 浮游动物摄食浮游植物，将有机碳从浮游植物转移到浮游动物体内。
• 碳的垂直输送： 浮游动物死亡或排泄物下沉，将有机碳输送到深海。
• 深海碳的储存： 有机碳在深海中被微生物分解或长期埋藏，从而实现碳的长期封存。

不同种类的浮游动物摄食习性、垂直分布等特征不同，对碳循环的影响也不同。水温、盐度、营养盐浓度等环境因素会影响浮游动物的生长、繁殖和分布，从而影响其在碳循环中的作用。过度捕捞、海洋污染等人类活动会改变浮游动物的群落结构，进而影响海洋碳循环。

浮游动物在海洋碳循环中扮演着重要的角色，它们通过摄食、呼吸、排泄等活动，将大气中的二氧化碳固定下来，并将其输送到深海，从而影响全球气候变化。

三、微塑料对全球碳循环的潜在影响是什么？

微塑料对全球碳循环的潜在影响是一个复杂而重要的环境问题。虽然研究仍在进行中，但目前已经发现微塑料可以通过多种途径影响碳循环。

微塑料聚集在海洋表面，可能阻挡阳光照射到浮游植物上，从而抑制其光合作用，降低海洋初级生产力。微塑料表面可以吸附营养物质，减少浮游植物可利用的营养，进而影响其生长。

浮游动物可能误食微塑料，影响其摄食行为和消化功能。微塑料及其吸附的有害物质可能对浮游动物产生毒性作用，导致其死亡率增加。浮游动物摄食效率降低，会影响海洋食物网中的碳传递效率，进而影响碳的埋藏。

微塑料与有机物颗粒结合，可能改变颗粒物的密度和下沉速率，影响海洋碳的垂直输送。微塑料可能影响深海沉积物中有机碳的分解速率，从而影响深海碳的长期储存。

微塑料可以改变海洋微生物群落的结构和功能，影响有机物的分解速率和碳矿化过程。一些研究表明，微塑料的存在可能加速有机物的分解，导致更多的碳释放到大气中。

微塑料可能影响海洋酸化过程，进而影响海洋生物的生理过程和生态系统功能。

微塑料可以通过潮汐和波浪作用进入海岸带生态系统，影响滩涂生物和红树林等生态系统的碳循环。

总之，微塑料对全球碳循环的影响是多方面的，而且影响机制非常复杂。微塑料可能通过影响海洋初级生产力、浮游动物的摄食和代谢、海洋碳泵、微生物群落等多个环节，从而影响海洋碳的固定、传输和储存。

需要注意的是，目前关于微塑料对碳循环影响的研究还处于起步阶段，研究结果仍不确定。微塑料对碳循环的影响受到多种因素的影响，需要综合考虑。

四、微塑料对海洋碳汇的影响是否因海域而异？

微塑料对海洋碳汇的影响确实会因海域而异，不同海域的微塑料浓度、种类和大小差异很大。高浓度的微塑料会对海洋碳汇产生更大的影响。不同类型的微塑料（如聚乙烯、聚丙烯等）对海洋生物和生态系统的影响也不尽相同。不同海域的海洋生物多样性不同，这会影响微塑料在食物链中的传递和累积。生物多样性高的海域，其食物网结构更加复杂，微塑料对碳循环的影响可能更加复杂。不同水域水温、盐度、营养盐浓度等环境因素会影响微塑料的降解速率、生物可利用性以及海洋生物的生理代谢过程，从而影响微塑料对碳循环的影响。

一般来说，近岸海域受到陆源输入的影响较大，微塑料浓度较高，对海洋碳汇的影响也相对较大。远洋海域微塑料浓度相对较低，但由于洋流的作用，微塑料可以长距离迁移，对远洋海域的碳循环也会产生影响。

微塑料对海洋碳汇的影响是一个复杂的问题，受到多种因素的影响。不同海域的微塑料污染程度、海洋生物多样性、物理化学环境等因素都会影响微塑料对碳循环的影响。

五、思考

微塑料与其他污染物的协同作用：微塑料与重金属、有机污染物等共同作用时，对海洋生物的影响是否会产生叠加或协同效应？这种协同作用是否会放大或减弱微塑料对碳循环的影响？

微塑料对海洋微生物群落的影响：微塑料如何改变海洋微生物群落的组成和功能？这些变化对有机物的分解、营养盐循环以及碳的固存有何影响？

微塑料对海洋食物网的影响：微塑料在海洋食物网中的传递过程和生物放大效应如何？微塑料是否会通过食物链影响到顶级捕食者，如海鸟和海洋哺乳动物？

不同海域微塑料对碳循环的影响差异：如何定量评估不同海域（近岸、远洋、极地等）微塑料对碳循环的影响？影响程度是否与微塑料浓度、类型和海洋环境特征呈线性关系？

微塑料对不同碳库的影响：微塑料对海洋表层碳库、深海碳库以及沉积物碳库的影响是否存在差异？不同碳库对微塑料的响应机制有何不同？

微塑料对全球碳预算的影响：微塑料对全球碳预算的影响有多大？如何将微塑料的影响纳入到全球碳循环模型中？

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