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看不见的巨人——海洋微型生物与气候变化


□ 焦念志

焦念志院士简介

  焦念志,生物海洋学家,中国科学院院士。现任厦门大学“长江学者”特聘教授、海洋微型生物与地球圈层研究所所长,国务院学位委员会学科组成员,中国海洋与湖沼学会副理事长,国际海洋研究委员会“微型生物碳泵(MCP)”科学工作组主席。

  焦念志主攻海洋微型生物生态过程及其资源环境效应,开拓了我国海洋新生产力、原绿球藻、好氧不产氧光合异养菌( AAPB)等新领域的研究:发现超微型光合原核生物原绿球藻在西太平洋宽陆架海的大量存在并确定了在我国海区的.分布边界和生态地位;创建TIREM技术,查明AAPB在全球海洋尺度上的分布规律,引发了海洋碳循环机制的新认识;提出海洋储碳新机制MCP理论框架。MCP被美国《科学》杂志评为“巨大碳库的幕后推手”。

  焦念志在英国《自然》子刊、《国际微生物生态学报》、《环境微生物学报》等国际学术刊物发表SCI论文百余篇,出版了我国首部《海洋微型生物生态学》专著及美国《科学》杂志的MCP增刊。1994年获“中国青年科技奖”,1996年获国家杰出青年基金、1997年入选国家“百千万人才计划”,1998年获中国科学院“百人计划”,2000年获教育部“长江学者奖励计划”;2006年获国家自然科学二等奖;2010年获“全国高等学校十大科技进展”;2011年当选为中国科学院院士。

  我们生活的地球有71%的面积是海洋,海洋是生命的摇篮。海洋生物中,除了我们常见的鱼、虾、贝、藻以外,还有数量极大的微型生物,包括自养、异养、真核、原核的单细胞生物和没有细胞结构的病毒粒子。每千克海水中的微型生物数量居然与地球上人类总数相当!这些看不见的小家伙实际上是海洋中的巨人,它们的活动与气候变化息息相关。它们是地球上第一批“居民”,比人类的到来早了约38亿年。早期的地球没有氧气,一片死寂。正是产氧微型生物(如蓝细菌)的大量繁生,改造了海洋和大气的成分,才有了后来的富氧环境,然后才有了当今生机勃勃的地球。

  今天,海洋微型生物仍然在为调节气候变化默默无闻地工作着。众所周知,人类活动排放的二氧化碳进入大气,加剧了温室效应,气候变化是人类共同面对的全球性挑战。自养的海洋微型生物通过光合作用将大气二氧化碳转化成有机碳,其中一部分颗粒有机碳在重力的作用下沉降到深海乃至海底被长期封存,从而起到缓解气候变暖的作用。这就是著名的“生物泵”作用。

  然而,海洋微型生物的作用远不止如此。在传统概念中,异样微型生物(如异养细菌)被认为是分解者,这真“冤枉”了它们。其实,它们不仅能够分解有机物,还可以合成有机物。海洋异养微型生物的一个被忽视的重要生态功能就是对溶解有机碳从活性到惰性的转化。惰性溶解有机碳可长期存在海水中,不用沉降也可起到碳储的作用。这是新近提出的一个海洋储碳新机制,称之为“微型生物碳泵(MCP)”。海洋中储存的惰性有机碳与大气中以二氧化碳形式存在的碳量相当,大气与海洋中碳的交换势必影响到气候变化。同位素地球化学证据表明,地球历史上MCP与气候演变有着密切关联,这意味着,MCP在应对未来气候变化中有着巨大的潜力。

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摘自:大自然
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