南大西洋深叶绿素最大层浮游植物群落对CO2动态的调控机制：基于34.5°S纬向断面的生物地球化学研究

本研究针对南大西洋深叶绿素最大层（DCM）浮游植物群落组成及其对CO2动态的影响展开，通过HPLC-CHEMTAX技术解析群落结构，揭示沿岸与开阔海域pCO2差异的驱动机制，为海洋碳泵效率评估提供关键数据。

　　

海洋作为地球最大的碳汇，其生物碳泵（Biological Carbon Pump, BCP）效率直接影响全球气候变化。然而，南大西洋这一关键海域的深叶绿素最大层（Deep Chlorophyll Maximum, DCM）——位于真光层底部、光与营养盐博弈形成的特殊生态位——其浮游植物群落如何调控CO₂动态仍属科学盲区。传统研究多聚焦表层水体，而忽略DCM这一"隐藏的碳调节器"。更棘手的是，南大西洋复杂的洋流系统（如巴西-马尔维纳斯锋面）与中尺度涡旋交织，使得不同生物地理省份（巴西沿岸、南大西洋环流区、非洲沿岸）的碳循环机制呈现显著差异。

针对这一空白，巴西高纬度海洋学研究组（GOAL）的Carlos Rafael Borges Mendes团队在《Marine Environmental Research》发表研究，首次通过34.5°S全断面调查，揭示DCM层浮游植物群落对CO₂分压（pCO₂）的双重调控机制。研究依托2017年MSM60航次，采集59个站点的环境与生物数据，结合高效液相色谱-化学分类法（HPLC-CHEMTAX）解析群落结构，并运用典范对应分析（CCA）关联生物地球化学参数。

关键技术方法
研究采用船载CTD（温盐深仪）获取DCM层水文数据，通过HPLC-CHEMTAX技术对色素标记物进行化学分类，量化7个浮游植物功能群占比。pCO₂计算基于GLODAPv2.2023的总碱度（TA）和溶解无机碳（DIC）数据，区分热效应（温度驱动）与非热效应（生物活动主导）贡献。样本覆盖巴西-南大西洋环流-非洲三大生物地理省份。

研究结果

1. 环境梯度驱动群落分异
   巴西沿岸因巴西暖流与马尔维纳斯寒流交汇，形成高pCO₂（>450 μatm）和强热效应区；而环流中心受中尺度涡旋影响，出现低pCO₂（<380 μatm）与显著非热效应，暗示生物碳泵的高效运作。

2. 优势功能群的生态位分化
   定鞭藻（Haptophytes）在非洲沿岸富营养水域占比超60%，其生物量与DIC消耗显著相关；原绿球藻（Prochlorococcus）则主导环流区寡营养水域，适应层化水体的低光环境。

3. 碳循环的省际差异
   非洲大陆架因本格拉上升流输送营养盐，使DCM层叶绿素浓度达环流区的3倍；而巴西锋面区通过湍流混合促进碳输出，非热效应贡献率达78%。

结论与意义
该研究首次量化了南大西洋DCM层浮游植物群落的碳调控功能：定鞭藻通过快速增殖消耗DIC，成为沿岸碳汇的"主力军"；而原绿球藻在寡营养区的优势，揭示了适应策略对碳泵效率的潜在限制。更关键的是，研究发现中尺度涡旋通过扰动DCM层物理结构，可使生物碳泵效率提升40%，这为改进全球碳模型提供了区域参数。论文呼吁建立跨纬度DCM观测网络，以应对海洋暖化对碳循环的潜在重构。