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生物传递是以生物或生物行为为动力,将碳元素由海洋表面的透光层[1] 传递至深海的一个过程。
概述
碳元素在自然界中循环的过程称为碳循环。而要将碳元素传送到深海主要有两种途径。一种是以生物为动力的生物传递,另一种是以物理为动力的溶解传递(solubility pump)。生物传递的主要模式是沉降。即大量由生物形成的含碳微粒,如粪便和微生物尸体等从海洋的表层沉降到深海。沉降物中除了排泄物等有机碳外,还包含了无机碳。这些无机碳的主要成分是碳酸钙(CaCO3). 而这些碳酸钙的主要来源是一些动物的钙化外壳,如有孔足目和翼足目。有学者将生物传递中,有机碳的部分称为软组织传递,无机碳部分则称为硬组织传递。 有机碳在沉降过程中有可能腐败分解。当中的部分碳将转变为二氧化碳溶解在水中。而碳酸钙是微溶物,也会有部分溶入到海水中。溶解量和速度根据该海域中碳酸离子浓度决定,碳酸离子浓度大,则通解速度慢。
意义
生物传递在自然界的碳循环中扮演着重要的角色。大量的碳通过生物传递从海洋表面传送到深海。但由于难以测量,所以具体数量尚不可知。 相对于溶解传递来说,生物传递碳固化的效果更为显著。这一效果在石化燃料大量使用的今天有着更特殊的意义。可惜的是由于人类活动引起的大气中二氧化碳含量的上升并没有使得海洋中植物的数量提升。这是由于海洋中植物比起陆地上的难获得二氧化碳。相反,有学者认为气候的转变可能会使得生物传递的作用降低。因为温室效应会提高海面表层的温度,这样被认为会减少透光层中的养分,导致该层中初级生产的数量减少。
补充
海洋生物泵是指在海洋的生态环境中以生物或生物行为为动力,将碳元素从海洋表面向深层传递的过程。
由有机物生产、消费、传递、沉降和分解等一系列生物学过程构成的碳从表层向深层的转移称之为生物泵。海洋的生态环境中,在海水处于垂直稳定状态下,碳要实现从表层向深层的垂直转移需完成两个步骤:1.从溶解态转化为颗粒态;2.沉降。正是一系列的生物学过程完成了这两个步骤。首先是生活在真光层(也叫有光层)内的大量的浮游植物进行光合作用吸收cq将其转化为颗粒态,即有生命的颗粒有机碳(Living POC),大多为单细胞藻类,粒径几个到几十微米。然后,通过食物链(网),逐级转化为更大的颗粒(浮游动物、鱼等)。未被利用的各级产品将死亡、沉降和分解。转化过程中产生的粪便、蜕皮等也构成大颗粒沉降,即非生命颗粒有机碳(Non—living POC)的沉降。生活在不同水层中浮游动物的垂直洄游也构成了有机物由表层向深层的接力传递。由于沉降速度低,小颗粒有机物,如单细胞藻类在离开真光层不远即死亡分解,只有大颗粒有机物才能抵御微生物的分解活动得以到达深层,乃至沉积物中,进入长周期循环或“永世不得翻身”。光合作用产品中有相当一部分是以溶解有机碳的形式释放到海水中,动植物的代谢活动也产生大量溶解有机碳。它们的一部分将无机化进入再循环,也有相当一部分被异养微生物利用再次转化为颗粒态(微生物自身生物量),并通过微型食物网(Microbial foodweb)再进入主食物网。上述海洋的生态环境中由有机物生产、消费、传递、沉降和分解等一系列生物学过程构成的碳从表层向深层的转移称之为海洋生物。