通过二氧化碳通气孔揭示海草草甸在海洋酸化下增强的碳埋藏

为什么水下草坪对气候重要

在许多海岸，水下的海草草甸默默地从海水中吸收二氧化碳，并将部分碳在海床中锁存数十年至数百年。这些“蓝碳”生态系统被视为应对气候变化的自然盟友。然而，随着海洋吸收人为排放的CO₂，海水也在变得更酸，科学家们仍在研究这种化学变化是否会削弱或增强海草草甸作为长期碳库的作用。本研究利用意大利伊斯基亚岛附近的天然实验场，来观察未来的海洋化学如何重塑这些隐秘栖息地的气候角色。

通向未来海洋的天然预览

在伊斯基亚附近，火山活动通过海床泄漏CO₂气体，形成与附近正常条件相比呈现轻度、强烈或极度酸化的海水区域。研究聚焦于跨越这一梯度生长的地中海海草Posidonia oceanica草甸。通过从14个地点采集长沉积芯并将层位年表回溯约70年，研究者能够重建在三种水体条件下——当今典型的pH、在高排放情景下预计到本世纪末的pH以及更极端情景——碳的埋藏随时间的变化。随后他们测量了被埋藏物质中有多少是来自植物和藻类的有机碳，以及有多少是以碳酸钙形式存在的无机碳，碳酸钙是形成贝壳和许多海床颗粒的矿物。

随着海水变酸更多植物碳被锁存

沉积芯显示出一个显著模式：随着pH下降、海水变得更酸，沉积物中有机碳的埋藏速率明显上升。在现今条件下，草甸每平方米每年仅储存约1.5克有机碳。在低pH区，这一速率跃升至约7克，而在最酸化的地点约达到每平方米每年10克——最多提高近七倍。自20世纪50年代中期以来的有机碳总库存也呈现相同趋势，最酸化的草甸沉积物中保存了比正常pH地点多得多的有机物质。这些差异无法用更快的沉积堆积速率来解释，因为各地的沉积速率相似，而更可能源于被埋藏物质来源的变化。

海草、藻类和造壳者角色的转变

为弄清额外碳的来源，团队分析了沉积物以及海草、附生显微藻和自由生活海藻组织中碳和氮的自然化学指纹。这些签名像条形码一样揭示被埋藏物质的来源。在正常pH下，大部分沉积碳可追溯到海草本身。然而在更酸化的区域，附着藻类和大型海藻贡献了更大份额，表明捕碳者群落发生了变化。与此同时，埋藏的碳酸钙量并没有随酸化而增加；如果有变化，其相对重要性反而下降。这表明酸化条件促进了植物和藻类的生长或更高效地捕获其残体，同时抑制了那些其硬壳在形成过程中会释放CO₂的造壳生物。

平衡碳增益与隐含排放

一个海草草甸是否真正有助于冷却气候，取决于其锁存的有机碳与在碳酸钙产生和埋藏过程中释放的CO₂之间的权衡。当研究者将账目两端结合起来时，发现考虑碳酸盐效应后，处于正常pH的草甸平均而言略微为向大气排放CO₂的源。低pH草甸则在气候中性附近徘徊，不同沉积芯之间差异很大。只有最酸化的草甸才清晰地成为长期CO₂汇，在那里额外的有机碳埋藏超过了与碳酸盐相关的排放。这意味着仅仅计数沉积物中的有机碳可能会高估许多海草床的气候效益，尤其是在造壳作用强烈的区域。

这对未来海洋意味着什么

对非专业读者来说，主要信息是海洋酸化并不必然对所有蓝碳栖息地造成灾难。在这些意大利草甸中，较低的pH似乎有利于能够埋藏更多有机碳的植物与藻类群落，同时抑制某些抵消这一益处的造壳活动。在最酸化的区域，收支平衡发生转变，草甸成为真正的长期CO₂汇。然而，研究也警示许多现有草甸在计入隐含的碳酸盐排放后可能接近气候中性甚至成为净源。有效的气候策略因此需要既保护和恢复那些确实充当碳汇的海草，又减少那些使这些栖息地悄然向大气释放CO₂的过程和地点。

引用: Kindeberg, T., Teixidó, N., Comeau, S. et al. Enhanced carbon burial in seagrass meadows under ocean acidification revealed by carbon dioxide vents. Commun Earth Environ 7, 350 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03349-7

关键词: 海草草甸, 蓝碳, 海洋酸化, 碳埋藏, 碳酸钙