海洋所研究發(fā)現(xiàn)持續(xù)升高的大氣CO?未導(dǎo)致南海初級(jí)生產(chǎn)增加
近日,中國(guó)科學(xué)院海洋研究所宋金明團(tuán)隊(duì)在Environmental Research發(fā)表題為“Surface seawater Chlorophyll-a variability in the South China Sea: Influence of pCO? and co-varying environmental factors”的研究成果,發(fā)現(xiàn)持續(xù)升高的大氣二氧化碳并未導(dǎo)致南海初級(jí)生產(chǎn)的增加。該研究為探究氣候變化背景下南海初級(jí)生產(chǎn)變化特征及漁業(yè)潛力提供了重要科學(xué)依據(jù)。
近年來,大氣CO?濃度持續(xù)上升,已導(dǎo)致陸源初級(jí)生產(chǎn)的明顯增加,但對(duì)海洋初級(jí)生產(chǎn)的影響表現(xiàn)出顯著的區(qū)域變化特征。作為地球重要的碳匯系統(tǒng),海洋通過氣海交換不斷吸收大氣CO?,導(dǎo)致表層海水中CO?分壓(pCO?)持續(xù)升高,而pCO?的升高不僅改變了海水碳酸鹽體系和酸堿平衡,還可能通過影響浮游植物的生理特征、群落結(jié)構(gòu)及生態(tài)功能,進(jìn)而對(duì)海洋初級(jí)生產(chǎn)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。不同于陸地生態(tài)系統(tǒng)所眾知的CO?濃度往往是初級(jí)生產(chǎn)的限制因子,pCO?升高對(duì)海洋浮游植物生產(chǎn)及其重要指標(biāo)Chl-a影響的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)還較缺乏,尤其是對(duì)南海這樣的陸架邊緣海更是如此。

圖1?南海不同區(qū)域的 Chl-a、pCO? 和 SST 的長(zhǎng)時(shí)間變化特征
(a)、(b)和(c)分別代表近岸海域、近海海域和中部開闊海域,虛線為線性擬合曲線
宋金明團(tuán)隊(duì)基于南海2002.08-2022.12的觀測(cè)和機(jī)器學(xué)習(xí)獲得的高分辨pCO2及Chl-a數(shù)據(jù)集,研究揭示了南海表層海水Chl-a在pCO2持續(xù)升高背景下的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)以及Chl-a與pCO2和多種環(huán)境因子之間的關(guān)系。結(jié)果顯示,盡管南海表層pCO?持續(xù)上升(年增速達(dá)1.34 μatm),Chl-a濃度整體卻呈現(xiàn)輕微下降趨勢(shì)(?0.00261 mg·m?3·yr?1),特別是中部開闊海域下降最為明顯(-0.000123 mg·m?3·yr?1, ?0.60%·yr?1)(圖1)。結(jié)合偏相關(guān)分析(圖2)與既有研究,發(fā)現(xiàn)南海表層海水Chl-a的變化主要受溫度、光照和營(yíng)養(yǎng)鹽可利用性等因素的共同影響,而非受碳源供應(yīng)主導(dǎo),導(dǎo)致南海表層海水Chl-a并未隨大氣CO?濃度的持續(xù)升高而增加。這一研究成果對(duì)探析全球變化背景下環(huán)境變化對(duì)邊緣海生態(tài)系統(tǒng)的影響具有重要意義。

圖 2?南海不同區(qū)域環(huán)境因素與Chl-a的偏相關(guān)關(guān)系
* 表示在 p < 0.05 時(shí)具有統(tǒng)計(jì)顯著性;** 表示 p < 0.01;*** 表示 p < 0.001。未標(biāo)注星號(hào)的數(shù)值無統(tǒng)計(jì)顯著性。SST 表示海表溫度;PAR 表示光合有效輻射;WE表示Ekman抽吸速度;MLD 表示混合層深度。Region A、B、C分別代表近岸海域、近海海域和中部開闊海域。
中國(guó)科學(xué)院海洋研究所碩士研究生王睿為論文第一作者,宋金明、李學(xué)剛研究員為論文共同通訊作者。研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等的共同資助。
論文信息:
Wang,R.,Li,X.*,Song,J.*,Wang,Z.,Zhong,G.,Yuan,H.,& Duan,L. (2025). Surface seawater Chlorophyll-a variability in the South China Sea: Influence of pCO2 and co-varying environmental factors. Environmental Research,279:121808. doi: https://doi.org/10.1016/j.envres.2025.121808
文章鏈接:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S001393512501059X
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