陈焕焕 , 王云涛, 齐义泉 柴扉

1. 河海大学海洋学院, 江苏 南京 210098;

2. 自然资源部第二海洋研究所, 卫星海洋环境动力学国家重点实验室, 浙江 杭州 310012

全球大部分海区浮游生物的初级生产力受到光照和营养盐的调控(Achterberg et al, 2018)。通常, 高营养盐海区具有高叶绿素浓度和高初级生产力的特征, 但在全球海洋中也存在一些高营养盐低叶绿素(high nutrient and low chlorophyll, HNLC)的区域, 如赤道太平洋海区、北太平洋副极地海区以及南大洋的大部分海区(Mahowald et al, 2005)。Martin (1990)通过“铁加富”实验提出了“铁限制”假说, 即在HNLC 区域海洋初级生产力受微量元素铁的限制。大量的观测数据证实北太平洋副极地海区符合该特征, 即海洋初级生产力受到铁的限制(Bishop et al, 2002; Hamme et al, 2010; Yoon et al, 2017)。

微量元素铁对促进海洋初级生产力及固碳过程至关重要, 因此会对海洋二氧化碳的收支以及全球碳循环产生重要影响(Martin, 1990; Bopp et al, 2003; Jickells et al, 2005)。近岸海洋中的铁主要来源于河流悬浮沉积物(Jickells et al, 2005), 其中来源于河流和冰川融水的铁随河流传输, 且主要分布在近海区域(Poulton et al, 2002; Moore et al, 2008)。与近海不同, 开阔大洋中铁的来源主要有两种, 一种是通过大气沉降(自然沙尘与人类活动产生的大气污染物)过程进入海洋表层; 另一种则是通过混合和上升流等动力过程将深层含高浓度铁的海水带入上层(Jickells et al, 2016)。在全球变暖背景下, 上层海洋增温使得海洋层化现象加强, 垂向混合作用的减弱会抑制海洋深层对上层营养物质的补充, 并且来源于深层海底热液的铁会快速沉降至海底(Jickells et al, 2005), 从而开阔大洋的初级生产力会更加依赖于大气沉降对铁的供应(Bopp et al, 2015)。……