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* * * * * * * * * * 大洋浮游生物与碳循环 生命元素与碳循环 海洋上升流与藻类勃发 古生产力的替代性标志 控制生产力的因素 阳光 营养元素 --- 河流输入 --- 深层水再循环：上升流 海岸上升流 上升流 南亚季风形成的海岸上升流 From Kroon et al., 1991 阿拉伯海ODP722站浮游有孔虫G. bulloides的丰度在距今约8.5Ma时显著增加，标志着南亚季风驱动的夏季上升流的开始 海洋初始生产力--浮游植物 类 别 产 物 硅 藻 蛋白石 有机碳 颗石藻 方解石 有机碳 浮游植物生物泵对大洋碳储库的影响 有机碳泵：吸收CO2 碳酸盐泵(碱度泵)：释放CO2 有机碳泵 碳酸盐泵 合成有机质 形成碳酸钙 硅藻： 硅质骨骼 颗石藻： 钙质骨骼 CaCO3 SiO2?nH2O 大洋碳循环的长周期 可能与浮游植物群的组成有关 颗石藻的勃发 颗石藻的勃发 Smetacek, 2000 巨型硅藻 Yoder et al., 1994 Rhizosolenia 峰面 藻席 为什么冰期时CO2减少？ John Martin (1986) : Fe 假说：南大洋、东太平洋等 大洋浮游生物群缺铁 “Iron-Ex” (“铁肥实验”) 1993-- 在大洋撒铁可以引起藻类勃发， 生产力增加数十倍 --- 大洋生物泵加强 John Martin: Give me a tank of iron, I’ll give you an ice age. 但生产力增加并不足以解释 CO2 低值， 还要有海水 碱度 和 pH 值的变化。 Broecker Peng, 1989 大洋浮游生物与碳循环 生命元素与碳循环 海洋上升流与藻类勃发 古生产力的替代性标志 ODP807站表层古生产力的变化 蒙特利 碳位移 14-17 Ma 渐新-中新 世事件 20-24 Ma 生源物勃发 10-6.5Ma δ13C正偏移增幅在0.5‰以上的“重值阶段”，至少有三次 南海1148井底栖有孔虫碳同位素的滤波曲线 沉积捕获器的记录表明：浮游生物的生产和沉积极不均匀。 藻类勃发是沉积记录中浮游生物的主要来源 好好学习 天天向上 * 大洋生产力 ——有机碳与碳循环 海水对大气CO2的调节： (~60:1) 浅海——生产力 深海——碳酸盐沉积 (CCD：碳酸盐补偿深度) 生 物 泵 CaCO3 + Corg 大洋的呼吸作用 传统概念认为：大洋生物吸收CO2,是碳循环的汇 最近研究发现，大量海水中呼吸作用超过光合作用，仅大洋本身（不计近岸浅海）的呼吸作用大约每年55-76 Gt 的碳，与土壤的呼吸作用（70-80 Gt ）相近 del Giorgil Duarte, 2002, Nature 海洋生产力：从光合到呼吸作用 光合作用： 碳的还原，无机碳 → 有机碳 6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2 呼吸作用： 碳的氧化，有机碳 → 无机碳 C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O 大洋浮游生物与碳循环 生命元素与碳循环 海洋上升流与藻类勃发 古生产力的替代性标志 现代海洋主要的浮游生物 浮游植物 -- 硅藻 -- 颗石藻 -- 沟鞭藻 浮游动物 -- 有孔虫 -- 放射虫 -- 翼足类 -- 桡足类 COSOD II, 1987 放射虫 有孔虫 硅 藻 颗石藻 具矿物骨骼 的浮游生物 Neogene Paleogene Cretaceous Jurassic “微体古生物”micropaleontology： 有孔虫、放射虫、硅藻， 甚至介形虫、翼足类 “微生物”： 细菌、古菌 ∴ microfossils 相当于 meiofauna 不相当 microbes 古生物与现代生物学的矛盾 原核生物 真核生物 Prokaryote