日本沿海的巨藻和海草物种产生不同量的难降解溶解性有机碳

水下植物为何对气候重要

在日本许多海岸，海藻森林和海草草甸在默默地从气-海系统中吸收二氧化碳并将其转化为有机物。本研究关注这种生长产生的一种看不见的产物：溶解性有机碳——一种从植物组织泄入海水的富碳混合物。通过追踪其中有多少抵抗分解并持续数十年，研究者表明这些近岸植物有助于在对气候有意义的时间尺度上将碳锁定在海洋中。

海藻和海草释放的隐形碳

海藻和海草合称为海洋大型植物，它们不仅在叶片和茎中储存碳，还持续将部分产物以溶解性有机碳的形式释放，混入周围海水并能被运输到远离岸边的地方。到目前为止，科学家对于有多少这种溶解性碳在海洋中停留而不是被迅速分解只有粗略估计。这种不确定性使得评估近岸植被对长期碳储存（即蓝碳）重要性的工作变得困难。

在日本沿岸测试近海水体

研究团队在日本从寒冷的北部海域到亚热带海域的18个地点开展了现场试验，涉及20多种海藻和6种海草。他们将新采集的植物原封放入它们自然栖息地中的大水袋里，持续数小时，以测量它们释放了多少溶解性碳以及通过光合作用增长了多少。平均而言，海藻和海草都将大约四分之一到三分之一的日产生量以溶解性碳形式释放，但不同物种和不同地点的数据差异可达两个数量级。红藻和一些小型叶状物种的泄漏量尤其高。

追踪溶解性碳的数月到数十年演变

为了了解这部分溶解性碳中有多少会持续存在，科学家将收集的海水在暗处并在类似室温的恒定温度下培养，最长达300天。大部分溶解性碳在前三个月内消失，但仍有相当一部分残留并仅以非常缓慢的速度分解。他们使用一种称为反应性连续体模型的数学描述，预测在25年和100年后仍可能存在的量。估算结果显示，大约25%的海草来源溶解性碳和14%的海藻来源溶解性碳在一个世纪后仍可能存在，说明它们在人的时间尺度上表现为长期储库。

是什么让部分溶解性碳持久

研究者通过不同波长的光照射水样并分析其发光来探究这种顽固碳的化学特性，这种方法可以识别溶解性化合物的广泛类型。在数月培养期间，类腐殖质信号（类似于土壤和河流中源自植物的暗色物质）的组分往往增加，并与长期存在的溶解性碳量强相关。相比之下，类蛋白质组分随着微生物的消耗而下降。进一步的试验将样品暴露于阳光、额外营养物和新的微生物群落，结果表明即便在有利于分解的条件下，仍有相当一部分溶解性碳残存，这表明化学结构而不仅仅是微生物或营养物的缺乏使其难以分解。

对海洋碳储存的影响

通过将测得的释放速率与百年尺度的持续性估算结合，研究团队计算得出平均而言，大约4%的海藻全年碳产量和8%的海草全年碳产量最终可转化为长寿命的溶解性碳。这些比例与或大于先前对同一栖息地以颗粒形式下沉碳的估计。简而言之，水下森林和草甸不仅在沉积物中捕获碳，它们也补给了一个缓慢移动的溶解性碳库，该库可随洋流运送并在海洋中停留数十年。认识到这条隐藏通路加强了保护和恢复海藻床及海草草甸作为更广泛气候策略一部分的理由，同时也强调需要更好地跟踪这种长期存在的溶解性碳如何在全球海洋中迁移。

引用: Watanabe, K., Hori, M., Kubo, A. et al. Macroalgal and seagrass species generate variable amounts of recalcitrant dissolved organic carbon in coastal Japan. Commun Earth Environ 7, 456 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03600-1

关键词: 蓝碳, 海草, 巨藻, 溶解性有机碳, 碳封存