【华体会最新】海洋学院博士后方富韬在STOTEN发表北极冰川融化对峡湾浮游植物群落影响及其机制的研究成果

近日，上海交通大学海洋学院博士后方富韬在Science of the Total Environment期刊上发表了题为“Short-term sedimentary evidence for increasing diatoms in Arctic fjords in a warming world”的研究论文，海洋学院朱卓毅研究员为通讯作者。海洋学院张瑞峰研究员和张宇研究员，挪威水资源和能源局Fred Wenger，华东师范大学葛建忠研究员、杜金洲研究员和邓兵副研究员，中国极地研究中心（中国极地研究所）马红梅正高级工程师为合作者。上海交通大学海洋学院为第一完成单位。

北极峡湾是海洋碳汇的热点区域，硅藻在峡湾生物碳泵中扮演了重要的角色。之前的调查发现北极峡湾在冰川融水影响下基本都呈现硅藻比重下降、生物泵反馈减弱的现象。研究团队梳理文献后认为，冰川融化对硅藻的生长造成的影响取决于冰川的类型（海洋性冰川vs大陆性冰川）以及冰川基岩类型（硬质岩vs软质岩），而之前调查得到硅藻被削弱的原因是大多数调查都集中在软质岩峡湾。尽管斯瓦尔巴德群岛以软质岩地貌为主，但硬质岩也是重要的组成部分。基于2017年和2018年北极科学考察，本研究在斯瓦尔巴群岛三个不同但相互关联的峡湾（图1），采集柱状沉积物并重建过去几十年关键浮游植物的演替历史。

基于短沉积物柱的浮游植物色素重建结果（图2），硅藻在浑浊的峡湾（Kongsfjorden，Gronfjorden）占比很低。但在清澈的Krossfjorden峡湾，硅藻自80年代以来呈持续增加的趋势（图2d），对应生物泵运转效率提升59%。团队分析认为和冰川流域盆地基岩软硬程度相关的光限制在控制硅甲藻演替中扮演了重要角色，并通过数值模式进行了验证。其基本原理是冰川侵蚀硬（软）质基岩盆地会产生粗（细）颗粒，具有更短（长）的水柱滞留时间和更弱（强）的光限制效应。根据短沉积物柱的调查结果，结合斯瓦尔巴德群岛的基岩特征，研究团队提出了两种生物泵反馈气候变化模式，其中软质基岩类峡湾为正反馈，硬质基岩类峡湾为负反馈（图3）。研究团队由此指出冰川融水驱动的北极峡湾对碳循环和气候变化反馈时的复杂性和多样性。

图3. 浮游植物对全球变暖的反应及其对峡湾海洋有机碳输出的影响示意图。

本研究由国家自然科学基金（41676188；42076227）、上海市极地前沿科学研究基地（SCOPS）、上海交通大学基础研究特区计划（21TQ1400201）、上海交通大学深蓝计划项目（SL2023MS019）和三亚崖洲湾科技城海南省联合项目（2021CXLH0015）等共同资助完成。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969724059138?via%3Dihub

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