硅藻介导的钙化新途径及其对生物泵的影响

该研究由潘一文副教授(浙江大学海洋学院)领导。研究小组发现，中肋骨条藻(S. costatum )(一种常见的硅藻)的光合作用可以在无机CaCO 3沉淀所需的过饱和度显着降低的情况下，从人工/天然海水中诱导大量文石沉淀。

研究人员发现，在S. costatum的生长过程中，散装培养基中的总碱度(TA)和[Ca2+]显着下降。通过X射线衍射证实沉淀的白色颗粒是文石晶体。扫描电镜图像显示，硅藻细胞被直径为 40 至 70 μm 的球形晶体包裹，形成中肋硅藻和文石的聚集体。进一步的研究发现，这种细胞外钙化过程主要是由细胞外CO 3 2-浓度升高和光合作用过程中Ca 2+的吸附和聚集的综合作用驱动的。这使得S. costatum以比无机CaCO 3沉淀所需的过饱和度低得多的水平诱导大量文石沉淀。研究小组还观察到，在东海中肋藻花期期间，TA 与保守混合的偏差。这进一步支持了海洋中出现新的硅藻介导的钙化途径的可能性。

这一突破性的发现对我们对海洋碳循环的理解具有深远的影响。硅藻是海洋中最重要的初级生产者和有机碳运输者。新发现的硅藻介导的细胞外钙化途径可能在颗粒无机碳泵和有机碳泵之间建立新的联系。一方面，细胞外钙化过程中CO 2的释放被认为是“反碳酸盐泵”。然而，在硅藻介导的细胞外钙化过程中，由于水中维持高pH值，释放的CO 2可能更容易被藻类吸收，而不是释放到大气中。另一方面，钙化通过形成硅藻和文石聚集体，提高了有机碳沉降效率，增加了生物碳泵的输送能力。

这项研究不仅改变了我们对海洋生态系统碳循环的认识，也为海洋碳循环研究提供了新的视角。

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