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海洋“碳”秘：地球的超级“碳库”
在一片美丽海洋世界里，鱼群正在自由地穿梭。牡蛎、扇贝、蛤蜊和海螺静静地躺在海底，悠闲而自在。一个贝壳缓缓张开，又慢慢闭合，就在一张一合之间，它完成了对海水中细小颗粒——有机碳的滤食，不断为自己的软体组织生长积蓄养分；而它的贝壳也在不断吸收水中二氧化碳分子中逐渐成长……
这个梦幻般的场景是在安徽省科技馆“海洋碳汇”展区通过潜望镜看到的贝类固碳的模拟过程。这也是我们今天要介绍的“海洋碳汇”的场景之一。
什么是“海洋碳汇”？在了解“海洋碳汇”之前，我们先说说什么是碳汇。碳汇一般指从空气中清除二氧化碳的过程、活动和机制，主要指森林、土壤、岩石、湿地、海洋等吸收并储存二氧化碳的能力或容量。在地球上，陆地碳汇和海洋碳汇是两大固碳主力军。其中在陆地生态系统中，碳汇是通过森林、土壤、湿地等途径来实现的。
我们之所以要介绍“海洋碳汇”，是因为海洋覆盖了地球表面约70%的面积，是地球上最重要的“碳汇”聚集地，其储碳量达到陆地的近20倍，大气的近50倍。海洋碳汇也叫蓝碳，是指海洋活动及海洋生物吸收大气中的二氧化碳，并用各种方式将其固定、存储在海洋中的过程、活动和机制。海洋储碳的形式包括无机的、有机的、颗粒的、溶解的碳等各种形态。
据测算，地球上每年使用化石燃料所产生的二氧化碳约13%被陆地植被吸收，35%被海洋所吸收，而其余部分则暂留存于大气中。可见，海洋在调节全球气候变化，特别是吸收二氧化碳等温室气体效应方面作用巨大。因此，发展海洋碳汇，提升海洋碳汇能力，是助力我国实现碳达峰、碳中和目标的重要路径。
海洋碳汇过程就像水泵一样，源源不断地将大气中二氧化碳输送到海洋之中。此过程中又是怎样实现固碳和储碳的呢？其实，海洋的生态系统中，固碳的方式有很多，既有物理的方式，也有化学的方式，还有生物的方式。今天我们主要来了解海洋生物固碳和滨海湿地固碳。
海洋生物将无机碳转化为有机碳并沉降至深海，是固碳与储碳的天然“碳汇”。以鲸为例，这种大型哺乳动物的体重可达200吨，寿命可长达100年，它们可以长时间地储存大量的碳，这种储存在生物体中的碳被称为生物量碳。不仅如此，在鲸死后，鲸落会沉入海底，与世隔绝长达数百万年，这部分生物量碳相当于永久性地封存在海底，成为“死碳”，也就是不会产生温室效应的碳。
海洋生物主要通过藻类、珊瑚礁、贝类等进行固碳。在安徽省科技馆“海洋碳汇”展区，就设置了藻类固碳、贝类固碳等五类海洋碳汇场景，观众可以通过潜望镜清晰直观地了解它们固碳的原理和过程。
比如藻类固碳，海洋藻类能高效利用太阳能，通过光合作用固定二氧化碳，将无机碳转化为有机碳。在其初级生产过程中，还需要从海水中吸收溶解的营养盐（如硝酸盐、磷酸盐），这使得表层水pH值升高，进一步降低水体二氧化碳分压。这两个过程促使海洋与空气界面两侧的二氧化碳分压差加大，促进大气中的二氧化碳向海水中扩散，使海水吸收更多的二氧化碳。
在海洋上层，浮游植物通过光合作用生长繁殖，将二氧化碳转化为自身肌体的组成部分。随后，有机碳物质随着生物链最终成为颗粒碳，大部分成为软泥被埋藏在海底。
在贝类固碳中，主要表现在软体组织生长和贝壳形成两种固碳方式。比如牡蛎、扇贝、蛤蜊、海螺、鲍鱼等，通过滤食水体中的悬浮颗粒有机碳，促进其软体组织的生长，并由软体组织的外套膜分泌物形成贝壳。贝壳在形成过程中与海水中的化学元素发生一系列变化，其成分中碳酸钙约占95%。海洋中生产1吨贝类，仅贝壳就可固定0.25吨二氧化碳。
海洋碳汇并不局限于海水和海底对碳的储存。滨海湿地的红树林、盐沼、海草床等生态系统更是吸收和固定二氧化碳的能手，能够通过光合作用快速从环境中吸收二氧化碳，并以枝叶、根茎等形式保存下来，为大气中二氧化碳浓度的降低作出巨大贡献。
这三类生态系统的面积虽不到海床的0.5%，植物生物量也仅占陆地的0.05%，但它们的碳储量却占海洋碳储量的一半以上。以红树林为例，全球红树林总面积占全球近海面积的0.5%，但储藏在沉积物中的碳却占10%至15%。滨海生态系统不仅能固碳，有效防止海岸侵蚀，为海洋生物提供产卵场和栖息地，还能消波减浪，减轻海洋灾害性天气事件的影响。
我国是世界上少数几个同时拥有海草床、红树林、盐沼三大生态系统的国家之一，670万公顷的滨海湿地为碳汇发展提供了广阔空间。
然而，近几十年来，这些固碳“能手”正在受到气候变暖、海洋酸化以及沿海开发等威胁。这不但会改变滨海湿地格局，造成滨海湿地丧失，而且会破坏滨海湿地资源，导致生物多样性降低，最终影响其固碳能力。近年来，我国沿海各地各部门针对海岸带生态系统采取了多项保护措施，如在滨海湿地建立了数十个红树林保护区、数个海草床保护区和盐沼湿地保护区等。
海洋碳汇对于碳中和极为重要，因此，全球科学家都在探索增加海洋碳汇、应对气候变化。我国成立了全国海洋碳汇联盟，推出“中国蓝碳计划”。相关涉海大学还成立了“海洋负排放研究中心”“碳中和创新研究中心”等机构，有望为全球实现碳中和提供中国方案。
主办单位 | 安徽省科学技术馆
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主 播| 清蓝云
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