南海微型生物生态过程及其在碳循环中的作用

海洋碳循环的关键在于过程与机制，其中的生物过程机制是焦点之一，目前的瓶颈在于深海。南海是理想的深海研究场所，南海重大计划提供了这方面研究的多学科交叉平台。已知生物泵导致的颗粒有机碳大部分在沉降途中被呼吸转化成CO2，向深海碳库的输出是十分有限的。我们十多年的研究探索认识到微型生物生态过程可以导致惰性溶解有机碳的长期积累，提出"微型生物碳泵"理论框架，国际海洋科学委员会为此成立了科学工作组。本项目以全球变化为背景、以海洋碳循环为主线、以生物过程机制为突破口；从自然生态研究、现场培养研究、同位素示踪实验研究，以及基因组学、蛋白组学、代谢组学研究多层次入手；通过深入细致的微型生物碳循环机制研究和多学科交叉，搭建微型生物微观过程与海洋碳循环宏观效应之间的桥梁。将为认识全球变化的海洋响应与反馈提供新的视角和资料；为我国海洋资源与环境问题决策、评估海洋储碳潜力、对应气候谈判等提供新的参数和依据。

海洋碳循环的关键在于过程与机制。其中生物的过程与机制是一个至关重要的研究焦点。项目负责人提出“微型生物碳泵”概念和理论，得到国际同行肯定。本项目瞄准这一前沿问题，以全球变化为背景、以海洋碳循环为主线、以“微型生物碳泵”为突破口；通过现场培养实验研究、关键生态过程研究、同位素示踪实验研究，以及（宏）基因组学、（宏）蛋白组学、代谢组学研究，从多个角度和多个层次进行了微型生物介导的MCP的过程和机制研究。阐释了微型生物细胞分泌和病毒裂解效应对MCP的贡献；阐释了南海典型环境微型生物有机碳源利用的基本特征；通过宏基因组和宏蛋白组分析，描绘了典型环境碳代谢的相关途径；阐述了深海古菌固碳的可能途径及功能基因特征；在南海中尺度动力过程生态系统中进行生物泵与微型生物碳泵的比较研究，评估了MCP在典型环境中的储碳效应。本项目研究链接了微型生物微观过程与海洋碳循环宏观效应，研究成果将为认识全球变化的海洋响应与反馈提供新的视角和资料，为我国评估海洋储碳潜力、对应气候谈判等提供新的参数和依据。