近日，我所科研團隊基于國際大洋發(fā)現(xiàn)計劃（International Ocean Discovery Program，IODP）363航次在熱帶西太平洋獲取的U1486巖心樣品，聚焦浮游有孔蟲，開展了末次冰期以來海洋碳酸鹽泵（Carbonate Counter Pump，CCP）演化及其碳源匯效應(yīng)研究。相關(guān)成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《Paleoceanography and Paleoclimatology》。

海洋CCP通過生成碳酸鈣向水體和大氣釋放CO2，與吸收CO2的生物碳泵（Biological Carbon Pump，BCP）作用相反，兩者間的平衡共同決定了海洋生物泵對大氣CO2的調(diào)控效率。與備受關(guān)注的BCP不同，由有孔蟲和顆石藻等海洋鈣化生物驅(qū)動的CCP長期被忽視。有孔蟲和顆石藻各自貢獻了全球大洋約一半的生源碳酸鈣生產(chǎn)，但由于個體微小、過程隱蔽，其所驅(qū)動的CCP一直未得到足夠關(guān)注。這一研究偏向?qū)е挛覀儗Ｑ筇佳h(huán)的理解存在顯著缺口，很可能低估了CCP在調(diào)控大氣CO2方面的潛在貢獻。

在此背景下，研究團隊以熱帶西太平洋為靶區(qū)，針對浮游有孔蟲CCP演化開展了首次系統(tǒng)性、群落完整的綜合研究。結(jié)果表明，在距今19000至8000年前，當?shù)馗∮斡锌紫xCCP的強度是現(xiàn)代時期的3至10倍。通過對浮游有孔蟲殼體通量、大小、鈣化密度及群落結(jié)構(gòu)的詳細拆解，研究團隊認為這一CCP增強主要由海洋升溫驅(qū)動，促進了浮游有孔蟲尤其是重鈣化種的勃發(fā)。其結(jié)果是，更多CO2從海洋釋放至大氣，形成了一種可能放大自然全球變暖的正反饋機制。值得注意的是，上述冰期旋回中鈣化過程的響應(yīng)模式與現(xiàn)代熱帶地區(qū)形成鮮明對比。末次冰期結(jié)束時的緩慢升溫促進了有孔蟲的生長繁殖，而當前快速變暖，疊加海洋層化增強和營養(yǎng)供應(yīng)減少，正導(dǎo)致其種群數(shù)量持續(xù)下降。

該論文構(gòu)建了海洋浮游有孔蟲CCP演化的系統(tǒng)性研究框架，為后續(xù)全面探究海洋CCP演化及其碳循環(huán)效應(yīng)奠定了方法學(xué)基礎(chǔ)。該研究由我所地質(zhì)室古海洋演化及碳匯效應(yīng)團隊牽頭完成，美國辛辛那提大學(xué)、中國科學(xué)院海洋研究所、同濟大學(xué)等多家單位的學(xué)者共同參與。我所地質(zhì)室秦秉斌副研究員為第一作者，李鐵剛研究員為通訊作者。該研究得到嶗山實驗室科技創(chuàng)新項目、我所基本科研業(yè)務(wù)費專項資金、國家自然科學(xué)基金等項目和ONCE計劃的聯(lián)合資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1029/2025PA005352

圖1 熱帶西太平洋U1486站位及本研究涉及的其他站位分布

圖2 熱帶西太平洋末次冰盛期-全新世生物泵演化的概念模式圖