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| 中國(guó)海洋大學(xué)董雙林教授領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)在貝類碳匯研究方面取得重大突破 |
| http://www.qq0097.com 2025年9月10日 來(lái)源：華禹教育網(wǎng) |
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海水養(yǎng)殖貝類對(duì)保障食物安全和凈化近海環(huán)境的貢獻(xiàn)早已為人們認(rèn)知，但其可否加速海洋吸收大氣CO₂卻在國(guó)際學(xué)術(shù)界爭(zhēng)論了20多年。中國(guó)海洋大學(xué)董雙林教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)通過(guò)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，首次在生態(tài)系統(tǒng)尺度上揭示了牡蠣養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)的碳匯功能。近日，該成果以“Oyster
Farming Acts as a Marine Carbon Dioxide Removal (mCDR)
Hotspot for Climate Change Mitigation”（牡蠣養(yǎng)殖是減緩氣候變化去除海洋二氧化碳的熱點(diǎn)）為題發(fā)表于國(guó)際頂刊PNAS（《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院報(bào)》），為將養(yǎng)殖貝類納入藍(lán)碳框架和全球碳匯交易體系提供了扎實(shí)的理論依據(jù)，也為將其納入海水綜合養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)提供了全球氣候變化背景下的理論支撐。
雙方觀點(diǎn)和爭(zhēng)論緣由
2022年，全球?yàn)V食性貝類（如牡蠣、貽貝、蛤類、扇貝）養(yǎng)殖產(chǎn)量達(dá)2000萬(wàn)噸�！柏愵愄紖R”方相信，貝殼中的碳可長(zhǎng)期封存，且貝類排出的糞便還會(huì)促進(jìn)生物碳沉積，因而，貝類養(yǎng)殖有助于海洋吸收大氣CO₂。而“貝類碳源”方則指出，貝殼形成時(shí)會(huì)向水中釋放CO₂，且貝類養(yǎng)殖海域CO₂濃度實(shí)測(cè)值更高，削弱了海水吸收大氣CO₂的能力。
雙方采用的方法論不同�！柏愵愄紖R”方總體上采用基于整體論的演繹推理方法（由一般到個(gè)別的邏輯），存在缺乏嚴(yán)謹(jǐn)實(shí)證的缺陷。而“貝類碳源”方則總體上采用基于還原論的歸納推理方法（由個(gè)別到一般的邏輯），存在以偏概全的風(fēng)險(xiǎn)。例如，研究系統(tǒng)時(shí)空邊界模糊或偏小。
創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
近岸貝類養(yǎng)殖區(qū)是開放生態(tài)系統(tǒng)，應(yīng)以完整養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)尺度，揭示諸多生態(tài)過(guò)程的綜合效應(yīng)。為此，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了自持120天的中宇宙模擬系統(tǒng)（15套150 m³陸基圍隔），觀測(cè)了不同密度牡蠣養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)水―氣界面CO₂通量、有機(jī)碳和無(wú)機(jī)碳各組分變化規(guī)律，揭示了養(yǎng)殖牡蠣驅(qū)動(dòng)的生物碳泵作用及其形成機(jī)制，定量了系統(tǒng)的碳封存量。同時(shí)，結(jié)合山東省榮成和乳山近岸牡蠣養(yǎng)殖海域衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)分析，構(gòu)建了牡蠣養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)水―氣界面CO₂通量水平分布模型。目的是，以爭(zhēng)議雙方都認(rèn)可的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，闡釋貝類養(yǎng)殖系統(tǒng)碳源/碳匯作用及其機(jī)制。
重要發(fā)現(xiàn)
1.適度養(yǎng)殖密度是關(guān)鍵：適度放養(yǎng)密度的牡蠣可顯著增強(qiáng)養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)光合作用能力，提高初級(jí)生產(chǎn)量與群落呼吸量比值，強(qiáng)化系統(tǒng)的自養(yǎng)狀態(tài)，從而顯著加速吸收大氣CO₂。
2.雙重效應(yīng)的平衡：牡蠣既會(huì)通過(guò)攝食抑制微藻群落生長(zhǎng)，也會(huì)通過(guò)排泄氮肥促進(jìn)微藻繁殖。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，中低密度處理下“施肥效應(yīng)”占優(yōu)，微藻增多，水域吸收CO₂能力增強(qiáng)；而養(yǎng)殖密度過(guò)高，“攝食效應(yīng)”占優(yōu)，微藻被抑制，水域吸收CO₂能力下降。
3.生物性沉積作用不可忽視：綜合測(cè)定了不同放養(yǎng)密度牡蠣生態(tài)系統(tǒng)貝殼固碳、有機(jī)物生產(chǎn)、生物沉積碳、溶解無(wú)機(jī)碳變化等，計(jì)算了各系統(tǒng)碳固存指標(biāo)（Carbon influx metric, CIM），證實(shí)牡蠣養(yǎng)殖系統(tǒng)整體上是“凈碳匯”，且實(shí)際碳固存量是收獲貝殼碳量的2倍以上。
近海養(yǎng)殖區(qū)水―氣界面CO₂通量水平分布模型
牡蠣養(yǎng)殖核心區(qū)因鈣化和呼吸作用占優(yōu)，弱化了局部海域的碳匯功能。盡管核心區(qū)域表現(xiàn)為“弱碳匯”，但相較于正常海域其實(shí)質(zhì)上是“碳源”，量值等于其CO₂通量減去正常海域CO₂通量（圖1）。而受貝類養(yǎng)殖影響的外圍海域因“施肥效應(yīng)”占優(yōu)，形成顯著的“高葉綠素a濃度環(huán)帶”，CO₂吸收能力得到顯著強(qiáng)化。完整牡蠣養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)（包括核心區(qū)和受貝類影響的外圍區(qū)）呈現(xiàn)凈碳匯效應(yīng)。核心區(qū)的表現(xiàn)與中宇宙實(shí)驗(yàn)高密度組呈現(xiàn)一致現(xiàn)象，而完整牡蠣養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)的表現(xiàn)則與中、低密度組呈現(xiàn)一致現(xiàn)象。
圖1.牡蠣養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)的CO₂通量水平分布模型
中國(guó)海洋大學(xué)博士后陳薛偉杰、博士生張州和泮淼軍為該論文的共同第一作者，中國(guó)海洋大學(xué)董雙林教授、田相利教授，海南大學(xué)高樹基教授為共同通訊作者。該成果由6個(gè)單位的21位作者共同完成。
通訊員：劉陽(yáng)
文章鏈接：https://doi.org/10.1073/pnas.2504004122
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