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我国在深渊海底有机质降解方面取得重要进展

来源:海洋国家实验室
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发布时间:2018-03-28 11:10:50

  海洋地质过程与环境功能实验室在深渊海底有机质降解方面取得重要进展

  通常来看,海底沉积物有机质降解速率(耗氧速率)随着水深增加而降低。但是,最近有研究表明海沟轴部(10,000米左右)的有机质降解速率比6,000米的参考站位要高,为什么海沟轴部水深更大,有机质降解速率反而更快?

  海洋国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室研究人员、上海海洋大学罗敏博士根据全海深着陆器在热带西太平洋的马里亚纳海沟、玛索海沟和新不列颠海沟海底沉积物原位培养结果(图1),计算了这三条海沟海底原位总耗氧速率(TOU)分别为2.0×102 μmol O2 m-2 d-1(马里亚纳海沟,10,853 m),2.7±0.1×102 μmol O2 m-2 d-1(玛索海沟,7,011 m)和6.0±0.1×102 μmol O2 m-2d-1(新不列颠海沟,8,225m)。结合已发表的深渊海底溶解耗氧速率(DOU)、表层水体初级生产力以及表层沉积物TOC含量,发现海底耗氧速率基本与初级生产力和TOC含量均成正相关(图2)。另外TOC的δ13C显示马里亚纳海沟和玛索海沟海底有机质以海相有机质为主,而靠近周边岛屿的新不列颠海沟海底则明显有陆源有机质的输入,同时,新不列颠海沟海底沉积了大量碳酸钙(含量高达50%)。因此,深渊海底有机质降解除了受海水表层初级生产力的控制,还与距离陆地远近、块体滑移等特殊沉积事件有关。海沟轴部较高的有机质降解速率可能是因为较易降解的有机质优先在海沟轴部聚集或者是由于在极大压力条件下某些微生物可以有效利用传统认为难降解的有机质。

  图1 研究区和原位观测位置。(A)目前已有的深渊海底原位耗氧速率观测数据。黑点代表伊豆小笠原和汤加海沟的DOU观测;红色代表玛索海沟和新不列颠海沟的TOU观测;黄色为马里亚纳海沟的DOU和TOU观测。(B)本项研究涉及的三条海沟。(C)海底原位TOU观测使用的全海深着陆器。

  图2 (A)深渊海底原位O2通量和表层净初级生产力相关图。(B)深渊海底原位O2通量和深度积分TOC含量相关图。MT:马里亚纳海沟;MST:玛索海沟;TT:汤加海沟;NBT:新不列颠海沟;IBT:伊豆小笠原海沟。

  该研究首次获得了深渊海底的总耗氧速率,对深渊海底碳循环的研究有重要意义。有关成果于2018年3月25日发表在地球科学知名期刊Geophysical Research Letters上(Luo et al. Benthic carbon mineralization in hadal trenches: Insights from in-situ determination of benthic oxygen consumption, Geophysical Research Letters, 10.1002/2017GL076232)。

【纠错】   [责任编辑:梁颖 ] [审核:陈珊]