顆粒態(tài)有機碳:(Particulate Organic Carbon,POC)指不溶于水而以顆粒狀態(tài)懸浮在水體中的碳的一種形式。
POC雖然占總C組成的很小部分,但由于其沉降作用決定了POC在固碳及向下運輸相關(guān)元素方面扮演著重要角色,具有生物泵的功能。
研究表明,人類每年向大氣排放的CO2約有一半被海洋吸收,并通過浮游植物的光合作用轉(zhuǎn)化為顆粒有機碳被沉降固定下來,POC是海洋生物體代謝、沉積物再懸浮及陸源輸入產(chǎn)生的有機顆粒物,包括浮游植物細(xì)胞、細(xì)菌以及有機碎屑等,是海水中碳固化和遷移輸出的主要形式。在海洋中,POC的變化反映水中顆粒物的運動變化。
POC的沉降在碳循環(huán)中占有重要作用,是氣候變化重要調(diào)劑機制之一。水體中的POC在整個碳循環(huán)及生態(tài)系統(tǒng)中有著舉足輕重的地位和能力,不僅對水中的膠體有機碳(COC)和溶解無機碳(DIC)及溶解有機碳(DOC)的行為有一定程度上的控制,而且還是所有生物攝食和代謝的主體,對水體生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有著巨大影響。
POC的組成:海洋POC可分為生命與非生命兩部分。生命POC來自生物生產(chǎn)過程,包括微小型光合浮游植物,大型藻類以及細(xì)菌、真菌、噬菌體、浮游動物、小魚小蝦、海洋哺乳動物;非生命POC也稱為有機碎屑,包括海洋生物生命活動過程中產(chǎn)生的殘骸、糞便等。不同海區(qū)POC的組成各不相同,對楚科奇海的研究發(fā)現(xiàn),沉降的生命POC主要由粒徑<330μm,以硅藻為優(yōu)勢的浮游植物(包括硅藻、甲藻、綠藻、鞭毛藻)、小型浮游動物(纖毛蟲類、肉足蟲類)和以橈足類為優(yōu)勢的大型浮游動物(橈足類、箭蟲、腹足類、枝角類)組成幼蟲)以及非生命的浮泥小顆粒、浮游動物糞便、蛻皮和橈足類殘體組成。
POC與生物過程的關(guān)系:海洋真光層的浮游植物通過光合作用吸收水體里的溶解CO2,通過一系列的光化學(xué)反應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為顆粒態(tài),即有生命的POC(大多為單細(xì)胞藻類,如硅藻等,粒徑從幾個到幾十個微米),這些有機碳再通過食物鏈(網(wǎng))逐級轉(zhuǎn)移到更大的顆粒如浮游動物、魚類等。未被利用的活體POC將死亡、沉降和分解,同時各級動物產(chǎn)生的糞團、蛻皮等構(gòu)成了大量非生命POC向下沉降。生活在不同水層中的浮游動物,通過垂直洄游也構(gòu)成了POC由表層向深層的接力傳遞。另一方面,各種海洋生物通過新陳代謝活動產(chǎn)生大量的DOC釋放到水體中,這些有機物有一部分將被氧化降解而進入再循環(huán),其余的將被異養(yǎng)微生物利用后通過微型食物網(wǎng)進入主食物網(wǎng),并轉(zhuǎn)化為較大的POC。上述由有機物生產(chǎn)、消費、傳遞、沉降和分解等一系列生物學(xué)過程構(gòu)成的碳由表層向深層的轉(zhuǎn)移稱之為生物泵。
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