研究探索氧化铁在海底有机碳保存中的动态作用

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海洋沉积物中有机碳的保存长期以来一直是理解地球长期碳循环的一个关键问题。
近日，上海交通大学王凤平教授课题组与德国不来梅大学MARUM海洋环境科学中心和地球科学学院Kai-Uwe Hinrichs教授合作，对海底沉积物中铁结合有机碳的动态循环取得了新的认识，相关研究成果发表在《自然通讯》（Nature Communications）上。
在地质时间尺度上，沉积有机碳的埋藏速率对大气中氧气和二氧化碳的浓度有重大控制作用，从而对地球的环境条件产生重大影响。在海洋沉积物中，约 20% 的有机碳直接与活性氧化铁 (FeR) 结合。
然而，海底沉积物中活性铁结合有机碳（FeR-OC）的命运及其对微生物的利用程度仍不确定。
为了研究这一点，研究小组重建了南海北部两个沉积物岩心中的连续 FeR-OC 记录，这些沉积物涵盖了亚氧至甲烷的生物地球化学区，最大年龄约为 100,000 年。
研究发现，在微生物活动活跃的硫酸盐-甲烷过渡区（SMTZ）中，FeR-OC 在微生物介导的铁还原过程中被重新活化，并因此被微生物再矿化。产生的能量足以支持厚度约一米的 SMTZ 中相当一部分微生物的生命。
除 SMTZ 外，总有机碳中相对稳定的比例以FeR-OC 的形式在微生物降解过程中存活下来，并在多个地质时期内储存在海洋沉积物中。
该研究的第一作者陈云如博士说：“这意味着，微生物活跃的第四纪海洋沉积物中 FeR-OC 的全球储量估计可能比大气中的碳库大 18 到 45 倍。”
这项研究迈出了评估沉积物 FeR-OC 对沉积后微生物活动的稳定性的关键一步，并揭示了其在海底沉积物中的动态循环和持久性。研究结果将被纳入由 MARUM 协调的海底卓越集群。