近日,國家海洋局公布了14項海洋行業標準的制修訂計劃項目,其中《藍色碳匯調查監測與計量技術規程:超微型浮游植物》由青島能源所海洋碳匯團隊張永雨研究員牽頭編制。
CO2等溫室氣體的過度排放,是造成全球氣候變化的重要原因之一,引發了一系列全球環境和社會問題,影響了人類社會的可持續發展,積極應對氣候變化是21世紀人類共同面臨的最嚴峻挑戰之一。海洋在固定大氣CO2、減緩氣候變化方面起到了重要的作用,是地球上最大的碳匯,人類每年排放的CO2約1/3被海洋吸收。除了傳統藍碳(包括紅樹林、鹽沼、海草床)外,浮游植物與細菌等微型生物具有更加強大的固碳/儲碳能力。地球上人類呼吸所需的氧氣,一半是來自于海洋,主要來自浮游植物光合固碳與放氧作用。
超微型浮游植物是粒徑在0.2-2/3 m之間所有單細胞光合自養生物的統稱,包括原綠球藻、聚球藻、超微型真核藻類等類群,它們是海洋中豐度最高、生物量最大的光合自養生物。大洋中總固碳量的80%以上是由超微型浮游植物所貢獻。超微型浮游植物固碳量的研究與科學計量對于揭示和評估海洋在應對氣候變化中的貢獻具有重要意義。但目前因研究技術和方法所限,關于海洋超微型浮游植物固碳量的認識僅來自于少數海域。
圍繞藍色碳匯-海洋超微型浮游植物固碳方面,青島能源所海洋碳匯團隊目前建立了一套中國近海超微型浮游植物豐度數據庫,通過研究典型近海與大洋環境中超微型浮游植物生物量的環境調控機制,探索出了一種基于細胞碳生物量的海洋超微型浮游植物固碳量評估方法。結合海洋航次調查、流式細胞術、數學模型構建、有機碳定性定量等技術,同時基于不同類群海洋超微型浮游植物碳生物量、生長率,結合海洋真光層深度以及基于深度的固碳趨勢對表層光輻射的反應等不同參數實現了海洋中超微型浮游植物的固碳量的科學估量,并以渤海灣為例,估算得出渤海超微型浮游植物年固碳量約150萬噸。該研究服務于中國藍碳計劃,為將來全球尺度上海洋超微型浮游植物固碳量的調查監測與計量評估標準技術體系的建立奠定了重要基礎。
相關研究結果發表于FEMS Microbiology Ecology、Frontiers in Microbiology、以及Journal of Applied Phycology等期刊,并申請受理了1項國家發明專利。研究工作得到國家重點研發計劃、海洋局專項、國家自然科學基金、山東省重點研發計劃項目以及青島能源所“一三五重點培育方向”等支持。(文/圖 梁彥韜)

圖1 中國近海超微型浮游植物豐度數據庫

圖2 超微型浮游植物模型估測固碳量與基于14C原位實測固碳量之間的關系