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海洋能怎么碳汇(海洋在碳循环中的作用)

来源:www.shuishangwuliu.com   时间:2023-07-16 17:20   点击:79  编辑:jing 手机版

1. 海洋在碳循环中的作用

海陆上循环分为两部分:海洋上的是海上循环、陆地上的是陆上循环。对地理环境的影响:海洋上蒸发的水大部分都又以降水的形式回到海上,其中一小部分输送到陆地上,在陆地上形成降水,由于距海远近的不同,形成降水由沿海向内陆逐渐减少的现象,而这种现像形成了由沿海向内陆不同的地理环境。

另一方面,陆地上的降水分别以地表水和地下水的形式最终又回到海洋里,在这个过程中水的作用对地表环境的影响也比较大,比如说好多种流水地貌。此外由于蒸发和降水形成了不同的天气和气候,对微观和宏观的地理环境都有较大的影响。

2. 海洋在碳循环中的作用是什么

地球上还有三个碳库:大气圈库、水圈和生物库。

地球上最大的两个碳库是岩石圈和化石燃料,含碳量约占地球上碳总量的99.9%。这两个库中的碳活动缓慢,实际上起着贮存库的作用。地球上还有三个碳库:大气圈库、水圈库和生物库。

3. 海洋生态系统的碳循环

现在我们来看看向下垂直穿过海底一万一千米,看看各水层都有哪些动物。海洋的水层从垂直方向可划分为:

海洋上层:从海面到水下200米。

海洋中层:水层深度为水下200-1000米。

海洋深层:水深1000-4000米。

海洋深渊层:水深4000-6000米。

海洋超深渊层:水深6000-11000米。

上层:绝大多数生物汇聚于此

在上层水域,由于阳光充足,浮游植物可以充分进行光合作用,因此该层又叫光合作用层。这些生产者为海洋生态系统注入了源源不断的生产力,磷虾吃浮游生物,小鱼吃磷虾,大鱼吃小鱼,虎鲸和鲨鱼又吃大鱼,整个食物网欣欣向荣。

最大的动物:蓝鲸

我们知道的大型海生动物如各种海豚、鲸鱼、鲨鱼和金枪鱼等,绝大多数都处在这个水层中。举一些具有代表性的例子:最大的动物——超过200吨的蓝鲸,最大的鱼类——40多吨的鲸鲨,最大的掠食性鱼类——可达3吨的大白鲨,最长的水母——触手长达36.6米的狮鬃水母,最大的双壳贝类——壳长1.37米、软组织重333千克的大砗磲。

触须可达37米的狮鬃水母

中层:深潜者的乐园

往下是200-1000米深度的海洋中层,作为透光的上层和完全黑暗的深层之间的过渡带,本就微弱的光线在这个水层随着深度增加而逐渐消失,而些许的光线也不足以进行光合作用。中层带的生物群落普遍体型较小,像灯笼鱼科、褶胸鱼科、头足类、磷虾和其它甲壳类动物通常只有几厘米到十几厘米的样子。

斑点灯笼鱼

由于该层无法进行光合作用,这里环境较上层严苛得多,食物网的维系有赖上层供给营养,许多生物抓住一切机会摄取上层水域降落下来的有机物质。上层有机物质主要以絮状物形式沉降下来,在探照灯照射下像极了雪花,我们形象地将其称之为"海雪"。

不过,处于中层的海洋生物还可以通过另一种途径吸收上层水域的养分,那就是晚上垂直迁移到表层,在富含养分的上层水域觅食,白天再回到深水,躲避更大的掠食者。因此,这个生态系统在碳循环上可以说是极具效率的,它拥有极高多样性和生物量的鱼类、头足类和甲壳类,能够为远洋地区的上层大型掠食者提供重要的食物来源,比如一些远洋鲨鱼、鲸豚有时会下潜数百米前往中层水域进食头足类和鱼,而抹香鲸这样的深潜型鲸鱼为了觅食更是频繁进入中层,可以视作中层生物群落的过渡成员。

最重的硬骨鱼:翻车鱼

虽说比不上表层,中层带也有巨型海生动物,现今最重的硬骨鱼——重达2.3吨的翻车鱼过去一般被认为是典型的上层鱼,但近年来有研究显示翻车鱼比以往认为的更频繁地潜入中层;最长的硬骨鱼——长达8米的皇带鱼就可以算作中层鱼(严格地说它是上层中层都有分布);而两种巨型鱿鱼——275千克的大王鱿和将近500千克重的南极中爪鱿在这个深度已有分布,当然,两者的生境也包括下一个水层。

大王鱿,中层水域的顶级掠食者

深层:吞噬者之乡

接着是水深1000-4000米的深海层,这里一片黑暗,生物发光是唯一的光源,如果说中层水域的动物们尚且具备强壮的肌肉进行追捕和长距离迁徙,这一深度的大多数生物,其肌肉已经松弛到只适合原地等待猎物主动送上门,极为缓慢的代谢也正是对这种恶劣环境的适应。

约氏黑角鮟鱇

深层水域的主要鱼类是小型钻光鱼和鮟鱇鱼,尖牙鱼、蝰鱼也较常见,这些鱼体型很小,许多在10厘米左右,很少超过25厘米,它们大部分的时间都花在停留于水柱耐心地等待猎物出现。相比中层水域,这里的生物不能太指望上层飘落多少养分,毕竟,上层产生的有机物有20%落到中层,但轮到深层就只有5%了。

在这片贫瘠之海,许多深海鱼类必须想办法吃掉任何能遇到的东西,哪怕对方比自己还大,其中有一些种类也确实为了达到这种目的而演化出了超强的吞噬能力。黑叉齿龙䲢,栖息深度为700-2745米,可能是把吞噬大法修炼到极致的动物,一只体长19厘米的黑叉齿龙䲢曾经吞下84厘米长的黑刃魣蛇鲭,受害者整整是它的4.5倍长。

黑叉齿龙䲢可能是有记录最夸张的吞噬者

体长可达一米的吞噬鳗在这个水层可以算得上小巨无霸了,但真正引人注目的是它那不成比例的超大嘴巴,松松垮垮的颌骨构造可以使这张巨嘴张到很大,再加上具有伸缩性的胃,足以让吞噬鳗吞下比自己还大的猎物。

深海小巨无霸:吞噬鳗

不过,这里还是存在一些真正巨人的,几种巨大的鲨鱼栖息于这个水层(它们在上层和中层皆有分布),比如可达6米的灰六鳃鲨,达到甚至超过6米、体型比之大白鲨也不遑多让的几种睡鲨,抹香鲸、喙鲸等深潜型鲸鱼虽说进入这个深度的频次远不如中层,但它们有时也会来到这个区域搜寻潜在的食物。

硕大的灰六鳃鲨

深渊层:以海雪为生的底栖拾荒者

4000-6000米是深渊层,这里是一个食物极端匮乏的地带,栖息在底部的深海平原上的底栖生物是主流,包括小型鱼类、海参海胆、多毛蠕虫、各种甲壳类和双壳贝类,上层沉降的海雪是它们的美餐。

海雪是由表层生物碎屑、粪便颗粒、死去的浮游生物聚集而成的絮状物,几天之内即可沉降到海底,极大地提高了表层有机物的传递速率。相比之下单个浮游生物沉降速度很慢,每天一米,需要超过十年才能沉到底部,通常到不了海底就被分解者分解掉了。

北冰洋深海的海雪

海雪源源不断从表层转运有机物质,这种以生物为媒介,通过生物生产、消费、分解和沉降作用,将表层有机物传递给底层的过程,我们称之为海洋生物泵。在没有光合作用的深渊水域,以海雪为主的海洋生物泵就是深海生物的主要食物来源,构成了深海小食物网的基石。

海底生物个头小,代谢低,所需的食物并不多,偶尔如果碰到比海雪大很多的食物,就能够解决它们几年甚至几十年的伙食问题,比如在海面上大量繁殖后死亡并迅速沉底的藻类,以及进食藻类后快速繁殖、大量聚在一起并在死亡后下沉的樽海鞘,又或者沉入海底的鲸鱼尸体,这些都可以算得上底栖生物们的深海盛宴了。

水下四千多米的海底,一大群海参铺满了海床

在海底的某些地区,比如洋中脊,能够形成热液喷口,此处的养分较为丰富,海底微生物可进行初级生产将化学能固定为生物能,在没有光合作用的情况下也能维持许多底栖生物。

超深渊层:高压寒冷的黑色荒漠

最后一层,超深渊层,是海洋中最深的地带,存在于海底狭长的海沟中,水深6000-11000米,可谓深渊中的深渊。超深渊栖息地在全球海洋中数量不多,总共也仅有46个(33条沟壕和13处洼地),这些海沟的平均深度约为8216米,其中最深的是11034米的马里亚纳海沟。

在这里,生存条件之严酷已无需赘言,物种多样性和生物量已大大降低,但还是有一些生命在此地顽强生存着,包括鱼类、海参、多毛类、双壳类、等足类、腹足类和端足类动物。目前拍到的活体鱼类最深纪录为钝口拟狮子鱼——8178米,可达23.8厘米,鱼类被捕获的最深纪录为神女底鼬鳚——最大体长16.5厘米,捕获深度8370米。

拍摄于水下7400米的拟狮子鱼,相当可爱

一些无脊椎动物可以生存于更深的水域,包括某些海参、端足类可超过10000米水深,比如体长可达5厘米(在深海已不算小)的短脚双眼钩虾,这种端足类动物栖息于马里亚纳海沟的最深处,能够消化埋在海底深处的木屑,对海底木质食物的利用可能是它克服恶劣生存环境的有利因素之一。

栖身于马里亚纳海沟最深处的短脚双眼钩虾

目前人类对那些最深的海沟仍所知甚少,尽管如此,深海潜水器、深海探测器和生物捕捉器等先进设备还是助我们揭开了超深渊水带的神秘面纱。深海确实是可怕的,但其可怕来自于环境本身,担心有什么大海怪大可不必。伸手不见五指的黑暗,相当于1000个大气压的水压,常年0-3℃的冰冷海水,贫瘠到只有靠深海热泉和海雪降落维系的生态系统,没有任何大型动物能够在如此恶劣的环境中生存。那些说深海藏匿着未知巨型生物、史前海怪孑遗的谣言可以休矣,水深8400米以下就没有任何鱼类,一万米处5厘米长的小钩虾就是巨无霸了,对生命来说,超深渊的海沟是一片比沙漠还荒芜之地。

4. 海洋在碳循环中的作用原理

珊瑚礁是生产力水平最高,同时也是最脆弱的海洋生态系统之一。由气候变化及人类活动导致的珊瑚礁全球衰退,已经影响到珊瑚礁的钙化和碳循环过程,也加大了长期悬而未决的珊瑚礁二氧化碳“源-汇”争议。尽管珊瑚礁的钙化过程伴随 CO2 释放,但考虑到珊瑚礁生态系统内部复杂的生物地球化学过程,以及造礁珊瑚特殊的混合营养特性,其作为碳汇功能的属性也不容忽视。

珊瑚礁是生物多样性最高的海洋生态系统,在全球尺度上预计每年可固定 9 亿吨碳。海洋中来自珊瑚礁的初级生产力高达 300—5 000 g C·m-2·a-1,而非珊瑚礁系统只贡献 50—600 g C·m-2·a-1。虽然珊瑚礁潜在的碳汇功能早已被发现,但由于其钙化过程伴随 CO2 释放,珊瑚礁在很长时间一直被定义为碳源属性。

目前,珊瑚礁的碳源/碳汇属性仍然存在争议,还没有被纳入以滨海湿地生态系统(如红树林、盐沼、海草床等)为代表的海岸带蓝碳收支中。因此,厘清珊瑚礁生态系统的“源-汇”机制、探索将珊瑚礁由碳源向碳汇转变的生态调控方式和途径,是当前最为紧迫的珊瑚礁生态修复之举,也是服务好国家碳中和目标与绿色发展战略的应有之义。

5. 海洋中的碳循环过程

这个过程是这样的:从海洋蒸发出来的水蒸气,被气流带到陆地上空,凝结为雨、雪、雹等落到地面,一部分被蒸发返回大气,其余部分成为地面径流或地下径流等,最终回归海洋。

6. 海水中的碳循环

你好自然界碳循环的基本过程如下:大气中的二氧化碳(CO2)被陆地和海洋中的植物吸收,然后通过生物或地质过程以及人类活动,又以二氧化碳的形式返回大气中。自然界中碳的分布、碳的流动和交换见表1和表2。有机体和大气之间的碳循环  绿色植物从空气中获得二氧化碳,经过光合作用转化为葡萄糖,再综合成为植物体的碳化合物,经过食物链的传递,成为动物体的碳化合物。植物和动物的呼吸作用把摄入体内的一部分碳转化为二氧化碳释放入大气,另一部分则构成生物的机体或在机体内贮存。动、植物死后,残体中的碳,通过微生物的分解作用也成为二氧化碳而最终排入大气。大气中的二氧化碳这样循环一次约需20年。   一部分(约千分之一)动、植物残体在被分解之前即被沉积物所掩埋而成为有机沉积物。这些沉积物经过悠长的年代,在热能和压力作用下转变成矿物燃料──煤、石油和天然气等。当它们在风化过程中或作为燃料燃烧时,其中的碳氧化成为二氧化碳排入大气。人类消耗大量矿物燃料对碳循环发生重大影响。   大气和海洋之间的二氧化碳交换  二氧化碳可由大气进入海水,也可由海水进入大气。这种交换发生在气和水的界面处,由于风和波浪的作用而加强。这两个方向流动的二氧化碳量大致相等,大气中二氧化碳量增多或减少,海洋吸收的二氧化碳量也随之增多或减少。   碳质岩石的形成和分解  大气中的二氧化碳溶解在雨水和地下水中成为碳酸,碳酸能把石灰岩变为可溶态的重碳酸盐,并被河流输送到海洋中。海水中的碳酸盐和重碳酸盐含量是饱和的,接纳新输入的碳酸盐,便有等量的碳酸盐沉积下来。通过不同的成岩过程,又形成为石灰岩、白云石和碳质页岩。在化学和物理作用(风化)下,这些岩石被破坏,所含的碳又以二氧化碳的形式释放入大气中。火山爆发也可使一部分有机碳和碳酸盐中的碳再次加入碳的循环。碳质岩石的破坏,在短时期内对循环的影响虽不大,但对几百万年中碳量的平衡却是重要的。   人类活动的干预  人类燃烧矿物燃料以获得能量时,产生大量的二氧化碳。从1949年到1969年,由于燃烧矿物燃料以及其他工业活动,二氧化碳的生成量估计每年增加 4.8%。其结果是大气中二氧化碳浓度升高。这样就破坏了自然界原有的平衡,可能导致气候异常。矿物燃料燃烧生成并排入大气的二氧化碳有一小部分可被海水溶解,但海水中溶解态二氧化碳的增加又会引起海水中酸碱平衡和碳酸盐溶解平衡的变化。   矿物燃料的不完全燃烧会产生少量的一氧化碳。自然过程也会产生一氧化碳。一氧化碳在大气中存留时间很短,主要是被土壤中的微生物所吸收,也可通过一系列化学或光化学反应转化为二氧化碳。

7. 海洋在碳循环中的作用有哪些

海洋碳循环可以分为三个方面。

第一方面是“碳酸盐泵”,就是大气中的CO2气体被海洋吸收,并在海洋中以碳酸盐的形式存在;

第二方面是“物理泵”,即混合层发展过程和陆架上升流输入,它与海洋环流密切相关;

第三方面是“生物泵”,即生物净固碳输出,

8. 海洋在碳循环中扮演什么角色

海洋中氧平衡 海洋生态系统在全球碳循环中发挥着重要作用,能有效地缓解CO2浓度的增加。

海洋持有的碳比大气多50倍,其中大部分是以碳酸盐(CO22-)和碳酸氢盐(HCO-2)离子的形式存在。海洋吸收CO2的能力大致相当于通常所估计的矿物燃料的贮藏量。虽然海洋对大气CO2的缓解作用主要取决于海洋的混合程度和酸碱度,但海洋浮游植物的潜在作用不可忽视。在海洋表层,浮游植物通过光合作用将海水中溶解的无机碳转化为有机碳,水中CO2分压降低;在其初级生产过程中,还需从海水中吸收溶解的无机盐,如硝酸盐和磷酸盐,这使得表层水的碱度升高,也将降低水中的CO2分压。这两个过程造成空气――海洋交界面两侧的CO2分压差,促进大气CO2向海水的扩散。同时,由于向海底沉降的有机颗粒携带的营养盐分解成无机盐的速率非常缓慢,使得表面水的碳含量比深度超过1000米处海水中的碳含量低10%。海洋表层的这一生物动力学过程,也被称之为“生物学泵”。海洋生物光合作用形成的有机碳沉积到海底,它们分解返回大气速度很慢。这一点与陆地生物圈显然存在很大差异。因为陆地生物圈的碳汇比较容易释放出来,如大面积森林砍伐、土地利用等。估计海洋生物光合作用利用的总碳量约为3×1010-4×1010 t/a。这个值代表海洋光合作用的总碳汇,其对大气CO2的净汇还取决于有机碳分解的返回能量。

9. 海洋在全球碳循环中的作用

我国具有明显的海洋资源优势,大力开发选用海洋资源,发展海洋经济,可以弥补陆地资源的不足,是解决当然我国面临的资源匮乏、空间紧张、环境恶化等问题的一条有效途径。

同时发展海洋经济有利于维护我国的海洋权益、增强综合国力、扩展生存空间、形成新的经济增长点、促进海洋生态良性循环,发展海洋经济是我们经济持续发展的一个特别重要的方面!

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