全球碳循环的重要贡献者，深海海藻如何改变全球碳固定
近年来，南极海藻因其在全球碳循环中的作用而备受关注。传统上，气候模型忽视了这些生物在碳固定和封存方面的重要性，而更多地关注沿海植被，如红树林、海草和热带藻类。然而，越来越多的研究现在强调了南极海藻对全球碳动态的潜在重大贡献，特别是它们的深海生物种和独特的生化策略。
这些海藻由于地处偏远且难以研究而经常被忽视，但它们可能是缓解气候变化的关键因素。一项新的研究综合了有关南极大型藻类作用的最新研究，探索它们用于固定碳的生态和生理机制，并讨论这些发现对缓解气候变化的意义。
南极海藻及其生态重要性
南极海藻，又称大型藻类，生长在地球上最极端的环境之一。尽管面临这些挑战，南极洲的海藻群落仍然种类繁多，是海洋生态系统的重要组成部分。这些海藻已经适应了南大洋寒冷而营养丰富的水域，并在海洋食物网中发挥着重要作用。它们为众多海洋物种提供栖息地和食物。
与其他光合生物一样，南极海藻通过光合作用固定碳。南极海藻正在成为全球碳固定的重要贡献者，当这些海藻死亡并沉入海底时，它们可能会将碳锁在沉积物中，这一过程被称为“蓝碳”储存。
然而，它们生存的独特环境条件（尤其是低温）意味着它们与温带或热带海藻相比面临着独特的挑战。为了克服这些挑战，许多南极海藻进化出了专门的碳获取策略，例如使用二氧化碳 (CO₂) 浓缩机制 (CCM)。
二氧化碳浓缩机制 (CCM) 是一种生物适应性机制，即使周围海水中二氧化碳稀缺，海藻也能捕获和浓缩二氧化碳。在南极洲，由于水温低且气体溶解度高，溶解的二氧化碳浓度低于其他海洋环境。为了克服这一限制，许多南极大型藻类都进化出了 CCM，以确保它们在二氧化碳供应量低的情况下也能有效地进行光合作用和生长。
这些机制在海洋酸化条件下尤为重要，预计由于大气中 CO₂ 水平升高，南极海域将受到海洋酸化的影响。研究表明，南极海藻对无机碳浓度变化的反应因物种而异，有些物种在 CO₂ 充足时能够下调其 CCM，而其他物种则可能在 CO₂ 较低条件下维持或增强其 CCM 。
南极海藻作为潜在气候变化缓解剂的认知度正在不断提升。随着全球社会寻求应对大气中二氧化碳水平的上升，了解这些生物的碳封存能力可能至关重要。尤其是那些在传统模型中经常被忽视的深海生物，它们可能是南大洋大规模碳储存的关键。
新的研究发现
尽管人们越来越认识到南极海藻的重要性，但研究南极海藻仍然是一项艰巨的任务。该地区极端的环境条件使得大规模的实地研究变得困难，而南大洋的广阔意味着采样有限。此外，南极洲缺乏基础设施和后勤支持，也给研究带来了额外的障碍。
坎特伯雷大学主导的一项新的研究，对罗斯海的开展了广泛沿海调查，通过在南极洲不同地区进行一系列实验和收集数据，研究人员发现，在罗斯海发现了多样且丰富的大型藻类群落，特别是在深度超过70米甚至深达125米的地方，这些南极大型藻类可能为全球大型藻类碳固定贡献0.9%至2.8%.与之前的估计相比，考虑到全球碳去除工作的规模，这一比例不容忽视。这些海藻发挥着双重作用，不仅在生长过程中固定碳，而且在它们死亡和分解时有助于碳在海洋沉积物中的长期储存。
该研究还强调了南极海藻吸收无机碳的多种策略，包括二氧化碳浓缩机制 (CCM)，这对它们在寒冷、低二氧化碳环境中的生存至关重要。这些特殊的机制使海藻能够最大限度地固定碳，即使在二氧化碳供应有限的地区也是如此。
研究表明，南极海藻在碳固定中发挥的作用比以前认为的更重要，长期以来，全球碳模型低估了南极大型藻类，现在它们被认为是碳固定甚至封存的重要贡献者，为全球碳循环和海洋生物减缓气候变化的潜力带来了新的见解。
思考
南极海藻（尤其是深海生物）固定碳的能力有哪些物种特异性差异？南极海藻捕获的碳可以在海洋沉积物中储存多长时间？海洋酸化加剧对南极海藻固碳和在其生态系统中繁衍生息的能力有何影响？种环境压力，如水温升高和污染物，如何影响南极海藻的碳固定能力？
参考文献：Leigh W. Tait, Caroline Chin, Wendy Nelson, Steve George, Peter Marriott, Richard L. O’Driscoll, Miles Lamare, Victoria S. Mills & Vonda J. Cummings ， Deep-living and diverse Antarctic seaweeds as potentially important contributors to global carbon fixation. Communications Earth & Environment volume 5, Article number: 205 (2024) ，doi.s43247-024-01362-2
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