北京大学环境学院晏明全团队在《自然·通讯》发文揭示从表层到深海CDOM生物地球化学循环过程

海洋溶解性有机碳（DOC）是海洋固定、传输与储存碳的主要载体，揭示其循环机制对理解海洋碳汇及气候反馈至关重要。传统观点认为深海DOC为惰性碳库，随洋流缓慢迁移，可储存上千年，但深海微生物的高活性表明可能存在未知的碳循环过程。

近日，北京大学环境科学与工程学院晏明全研究员团队在《自然·通讯》（Nature Communications）发表题为“Unveiling ongoing biogeochemical dynamics of CDOM from surface to deep ocean ”的研究，首次利用紫外-可见光谱技术绘制了三大洋发色有机物（CDOM）光谱指纹参数分布图。研究发现CDOM的分子组成与温度、营养盐、溶解氧等物理化学因子高度关联，呈现出明显的区域性分布特征。在深海层（1000—5000m），尽管DOC浓度相对稳定，约18.2%的高共轭芳香组分可转化为低分子量CDOM。在此基础上，团队提出“阶梯式微生物–溶解性有机碳循环模型”（SMDL），揭示微生物通过逐步降解CDOM驱动深海能量流，为深海贡献3–24PgCyr^-1的碳通量。这一值显著高于传统估算的颗粒态有机碳通量（约1.5PgCyr^-1），揭开了深海巨大能量缺口之谜。该成果对重新评估深海碳循环、完善全球碳循环模型、预测气候变化趋势具有重要意义。

图1 三大洋光学分区（a—c）和生物地球化学分区（d—f）。a、d太平洋中部；b、e东印度洋；c、f大西洋中部

图2 深海阶梯式微生物-溶解性有机碳循环（SMDL）机制

本研究由国家自然科学基金原创性探索计划项目（项目编号：52450013）等资助完成。论文通讯作者为晏明全，第一作者为北京大学博士研究生莫山圣。合作者包括瑞典Linköping大学Norbert Hertkorn教授、美国华盛顿大学Gregory Korshin教授及北京大学倪晋仁院士。