从室内培养到地质记录探索颗石藻在南海碳循环中的作用

Coccolithophores play an important role in the marine carbon cycle. In this study, we will explore the roles of coccolithophores in the carbon cycle in the South China Sea from laboratory culture, living coccolithophores to geological records. Coccolithophores will be cultured under different media , and we will discuss the response of coccolithophores to varied conditions especially to CO2.Living coccolithophores in surface water ,water column, sediment traps and surface sediments will be investigated in the South China Sea in order to understand the relationship between coccolithopre production, sedimentation, preservation and the carbon cycle. Quantitative analysis will be carried out on samples from cores on different resolution in order to understand the coccolithophores response to palaeoceanographic events, especially the relationship between the variations of coccolithophores and the carbon cycle.

本项目拟从颗石藻室内培养、海水现代颗石藻和颗石藻化石记录三个方面探索颗石藻在碳循环中的作用。通过颗石藻室内培养，寻求不同生长介质条件下颗石藻的生理学、生物学变化，建立与各类地球化学指标的关系，特别重点探索对CO2浓度变化的响应。通过对南海表层水样、水柱样、沉积捕获器样和表层沉积样现代颗石藻的系统和定量分析，揭示颗石藻的生产、沉降和保存过程与海洋碳循环之间的关系。通过对南海若干地质时期沉积物开展不同时间分辨率的颗石藻分析，研究颗石藻对重要古海洋事件的响应，特别是与碳循环周期演变、碳同位素重值事件之间的关系。

深海碳循环及其微生物的作用是“南海深海过程演变”基金重大研究计划的核心科学问题之一。 颗石藻在海洋碳循环研究中可以发挥独特的的作用。 . 本项目研究的核心就是探讨颗石藻在南海海洋碳循环中的作用，其研究内容主要包括三个方面：（1）颗石藻培养与碳循环研究；（2）南海现代颗石藻生产、沉降与保存过程与碳循环研究；（3）南海颗石藻化石记录与碳循环研究。.研究发现：（1）不同温度、营养盐浓度、盐度、CO2浓度对颗石藻生长速率、生物量、生物化学组成、钙化作用均有重要影响；(2)温度与氧同位素及Uk37有比较明显的线性关系，而Mg/Ca,Sr/Ca比值不仅与温度有关，同时生长速率影响也较明显；（3）南海夏季现生颗石藻群落组合具有明显的垂向分带性，颗石藻群落组合与中尺度涡有关，颗石大小与海水营养盐(硝酸盐、磷酸盐)浓度呈正相关，而与海水pH值与碳酸钙饱和度关系不明显；（4） 上部捕获器E. huxleyi与G. oceanica的颗石通量显出明显的季节性，下部沉积物捕获器颗石通量较高，主要由侧向搬运或再悬浮作用引起；（5）在南海首次建立了Florisphaera profunda百分含量与海洋初级生产力的经验公式；（6）颗石藻演化与海洋碳循环关系明显，每次碳同位素重值事件都对应了明显的颗石藻变化；（7）南海南部、北部和西部海水上层结构与初级生产力的变化具有明显的差异性；（8）南海北部冰期古生产力主要受控于东亚冬季风，而全新世古生产力主要受ENSO影响；（9）海水温度和盐度与颗石重量无显著相关性，而初级生产力可能是影响颗石重量的主要因素。. 上述研究结果为进一步理解颗石藻在海洋碳循环中的作用提供了新的证据。