海洋在全球碳循環(huán)中扮演重要角色，約93%的二氧化碳的循環(huán)和固定通過海洋完成。其中，魚類在海洋碳循環(huán)中所發(fā)揮著重要作用。魚類排泄物是碳儲存最有效的自然機制之一，可將碳固鎖在深海600年之久。近日，發(fā)表于《自然通訊》的一項新研究揭示了關(guān)于魚類碳酸鹽排泄在增強海洋緩沖酸化的能力、以及減緩氣候變化方面的作用，對促進我們對氣候變化時期海洋生物地球化學(xué)和物理過程的理解很有幫助。

硬骨魚通常被認為是食物來源，但其實它們在減緩氣候變化方面也發(fā)揮一系列作用。例如，它們在生長過程中將碳儲存在體內(nèi)，并通過下沉的糞便和尸體將碳排放到深海。但它們也在腸道內(nèi)用海鹽制造碳酸鹽，并以高速率排出。這使得它們在海洋的無機碳循環(huán)中尤為重要。

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圖片：拿破侖魚(Cheilinus undulatus) 圖源:萊布尼茨熱帶海洋研究中心Mattia Ghilardi

海洋中有大量的魚類，因此魚類碳酸鹽對無機碳循環(huán)的重要性不應(yīng)被低估。魚類產(chǎn)生的碳酸鹽可以下沉并成為沉積物的一部分，也可以溶解并增加水中和酸的能力。因此，它們可以增強海洋緩沖酸化的能力。

萊布尼茨熱帶海洋研究中心(ZMT)的一組科學(xué)家研究了各種各樣的魚類，以確定某些魚類特征和環(huán)境變化如何控制所排泄碳酸鹽的數(shù)量和組成。研究小組提取了來自帕勞、澳大利亞和巴哈馬群島的魚類產(chǎn)生的碳酸鹽，并將它們保存在類似原生珊瑚礁自然條件的水族館中。然后，研究人員編制了一個廣泛的碳酸鹽排泄率數(shù)據(jù)庫，這些數(shù)據(jù)庫來自85個物種超過380種珊瑚礁魚類，包括雀鯛、刺尾魚、鸚嘴魚、瀨魚、鯛魚等。

為什么硬骨魚會排泄碳酸鹽?

海水中含有大量的鹽分，密度大，而魚類體液的滲透壓要低于周圍的水環(huán)境。由于滲透作用，水就會不斷地從體內(nèi)輸出到體外。研究人員解釋說:“為了補充水分，魚會喝海水，但它們必須去除海水中含有的大量鈣和鎂，這些物質(zhì)以碳酸鹽晶體的形式在腸道中沉淀，并隨糞便釋放到海洋中。”專家估計，魚類糞便占全球海洋表層水域碳酸鹽產(chǎn)量的3-15%。

與珊瑚和其他碳酸鹽生產(chǎn)者不同，魚類會產(chǎn)生泛的碳酸鹽形式。根據(jù)它們的組成，這些晶體可以迅速溶解在水柱中，或下沉并長期埋藏在淺海沿岸的沙子中，從而形成泥質(zhì)沉積物。而全球變暖和過度捕撈會改變魚類產(chǎn)生的碳酸鹽的數(shù)量，并最終決定哪種碳酸鹽形式被排泄最多。這可以完全改變魚類在海洋無機碳循環(huán)中的作用。

海洋化學(xué)成分可能發(fā)生變化

全球變暖和某些魚類的過度捕撈可能會嚴重破壞魚類產(chǎn)生的碳酸鹽對海洋無機碳循環(huán)的貢獻。例如，捕撈對食物鏈上游魚類的壓力可能導(dǎo)致碳酸鹽排泄量急劇下降。由氣候驅(qū)動的魚類大小變化可能會加劇這種影響。溫度升高有利于產(chǎn)生可溶性高的魚類碳酸鹽，形成沉積物隨之減少。所有這些因素都會影響海洋的化學(xué)成分，并可能進一步影響海洋緩沖大氣中二氧化碳的能力。

這項研究能夠更可靠地計算出不同海洋區(qū)域和世界范圍內(nèi)魚類群落產(chǎn)生的碳酸鹽的數(shù)量和組成。研究人員表示：“通過研究，我們?yōu)樵跉夂蜃兣瓦^度捕撈等不斷變化的條件下，更準確地預(yù)測魚類在海洋碳循環(huán)中的作用鋪平了道路，此類預(yù)測對于維護生態(tài)系統(tǒng)功能的管理和決策過程非常重要。”

參考文獻：

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編譯：Sara

審核：Daisy

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