1. 海洋生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)

參與

碳循環(huán),，是指碳元素在自然界的循環(huán)狀態(tài),，生物圈中的碳循環(huán)主要表現(xiàn)在綠色植物從空氣中吸收二氧化碳，經(jīng)光合作用轉(zhuǎn)化為葡萄糖,，并放出氧氣（O2）,，有機(jī)體再利用葡萄糖合成其他有機(jī)化合物。有機(jī)化合物經(jīng)食物鏈傳遞,，又成為動(dòng)物和細(xì)菌等其他生物體的一部分,。生物體內(nèi)的碳水化合物一部分作為有機(jī)體代謝的能源經(jīng)呼吸作用被氧化為二氧化碳和水，并釋放出其中儲(chǔ)存的能量,。

碳循環(huán)過程,，大氣中的二氧化碳大約20年可完全更新一次。自然界中絕大多數(shù)的碳儲(chǔ)存于地殼巖石中,，巖石中的碳因自然和人為的各種化學(xué)作用分解后進(jìn)入大氣和海洋,，同時(shí)死亡生物體以及其他各種含碳物質(zhì)又不停地以沉積物的形式返回地殼中，由此構(gòu)成了全球碳循環(huán)的一部分,。碳的地球生物化學(xué)循環(huán)控制了碳在地表或近地表的沉積物和大氣,、生物圈及海洋之間的遷移。

2. 海洋生態(tài)系統(tǒng)碳匯

碳匯（tàn huì ）：森林吸收并儲(chǔ)存二氧化碳的多少或者說是森林吸收并儲(chǔ)存二氧化碳的能力,。

碳匯分別有以下幾種：

1,、森林碳匯：是指森林植物通過光合作用將大氣中的二氧化碳吸收并固定在植被與土壤當(dāng)中，從而減少大氣中二氧化碳濃度的過程,。林業(yè)碳匯是指利用森林的儲(chǔ)碳功能，通過植樹造林,、加強(qiáng)森林經(jīng)營管理,、減少書林、加強(qiáng)森林經(jīng)營管理,、減少毀林,、保護(hù)和恢復(fù)森林植被等活動(dòng)，吸收和固定大氣中的二氧化碳,，并按照相關(guān)規(guī)則與碳匯交易相結(jié)合的過程,、活動(dòng)或機(jī)制,。

2、草地碳匯：國內(nèi)仍沒有學(xué)者對(duì)草地碳匯進(jìn)行界定,，因?yàn)榇蠖鄬W(xué)者認(rèn)為草地的固碳具有非持久性,，很容易泄漏。盡管草地固碳容易泄露,，但是隨著我國退耕還林,、還草工程的實(shí)施，草地土壤的固碳量在增加,，因此從增量角度看草地還是起到了固碳的作用,。

3、耕地碳匯：耕地固碳僅涉及農(nóng)作物秸稈還田固碳部分,，原因在于耕地生產(chǎn)的糧食每年都被消耗了,，其中固定的二氧化碳又被排放到大氣中，秸稈的一部分在農(nóng)村被燃燒了,，只有作為農(nóng)業(yè)有機(jī)肥的部分將二氧化碳固定到了耕地的土壤中,。

4、海洋碳匯：是將海洋作為一個(gè)特定載體吸收大氣中的二氧化碳, 并將其固化的過程和機(jī)制,。地球上超過一半的生物碳和綠色碳是由海洋生物(浮游生物,、細(xì)菌、海草,、鹽沼植物和紅樹林)捕獲的,，單位海域中生物固碳量是森林的10倍，是草原的290倍,。

3. 海洋生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)

海洋生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分為供給功能,、調(diào)節(jié)功能、文化功能和支持功能四大類,。

供給功能是指海洋生態(tài)系統(tǒng)為人類提供食品,、原材料、提供基因資源等產(chǎn)品,，從而滿足和維持人類物質(zhì)需要的功能,，主要包括食品生產(chǎn)、原料生產(chǎn),、提供基因資源等功能,。

調(diào)節(jié)功能是指人類從海洋生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過程中獲得的服務(wù)功能和效益，主要包括氣體調(diào)節(jié),、氣候調(diào)節(jié),、廢棄物處理、生物控制,、干擾調(diào)節(jié)等功能,。

文化功能是指人們通過精神感受,、知識(shí)獲取、主觀印象,、消遣娛樂和美學(xué)體驗(yàn)等方式從海洋生態(tài)系統(tǒng)中獲得的非物質(zhì)利益,，主要包括休閑娛樂、文化價(jià)值和科研價(jià)值等功能,。

支持功能是保證海洋生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)功能,、調(diào)節(jié)功能和支持功能的提供所必需的基礎(chǔ)功能，具體包括營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán),、物種多樣性維持和提供初級(jí)生產(chǎn)的功能,。

4. 海洋在碳循環(huán)中的作用

海洋循環(huán)主要指海洋中的物質(zhì)和熱量的循環(huán)流動(dòng)，其主要形態(tài)可分為海上內(nèi)循環(huán)和海陸間循環(huán),。海上內(nèi)循環(huán)指海洋面上的水蒸發(fā)成水汽,，進(jìn)入大氣后在海洋上空凝結(jié)，形成降水又回到海洋的局部水分交換過程,。海陸間循環(huán)則包括海洋表面的水經(jīng)過蒸發(fā)變成水汽,，水汽上升到空中隨氣流運(yùn)行，被輸送到大陸上空,，其中一部分在適當(dāng)條件下凝結(jié),，形成降水。降落到地面的水,，一部分沿地面流動(dòng),，形成地表徑流；一部分滲入地下形成地下徑流,。二者經(jīng)過江河匯集,，最后又回到海洋。

5. 海洋中的碳循環(huán)

海洋中氧平衡 海洋生態(tài)系統(tǒng)在全球碳循環(huán)中發(fā)揮著重要作用,，能有效地緩解CO2濃度的增加,。

海洋持有的碳比大氣多50倍，其中大部分是以碳酸鹽（CO22－）和碳酸氫鹽（HCO－2）離子的形式存在,。海洋吸收CO2的能力大致相當(dāng)于通常所估計(jì)的礦物燃料的貯藏量,。雖然海洋對(duì)大氣CO2的緩解作用主要取決于海洋的混合程度和酸堿度，但海洋浮游植物的潛在作用不可忽視,。在海洋表層,，浮游植物通過光合作用將海水中溶解的無機(jī)碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳，水中CO2分壓降低,；在其初級(jí)生產(chǎn)過程中，還需從海水中吸收溶解的無機(jī)鹽,，如硝酸鹽和磷酸鹽,，這使得表層水的堿度升高,，也將降低水中的CO2分壓。這兩個(gè)過程造成空氣――海洋交界面兩側(cè)的CO2分壓差,，促進(jìn)大氣CO2向海水的擴(kuò)散,。同時(shí)，由于向海底沉降的有機(jī)顆粒攜帶的營養(yǎng)鹽分解成無機(jī)鹽的速率非常緩慢,，使得表面水的碳含量比深度超過1000米處海水中的碳含量低10%,。海洋表層的這一生物動(dòng)力學(xué)過程，也被稱之為“生物學(xué)泵”,。海洋生物光合作用形成的有機(jī)碳沉積到海底,，它們分解返回大氣速度很慢。這一點(diǎn)與陸地生物圈顯然存在很大差異,。因?yàn)殛懙厣锶Φ奶紖R比較容易釋放出來,，如大面積森林砍伐、土地利用等,。估計(jì)海洋生物光合作用利用的總碳量約為3×1010－4×1010 t/a,。這個(gè)值代表海洋光合作用的總碳匯，其對(duì)大氣CO2的凈匯還取決于有機(jī)碳分解的返回能量,。

6. 海水中的碳循環(huán)

深海環(huán)流=溫鹽環(huán)流.

溫鹽環(huán)流（英文：thermohaline circulation,、縮寫：THC），又稱「輸送洋流」,、「深海環(huán)流」等,，是一個(gè)依靠海水的溫度和含鹽密度驅(qū)動(dòng)的全球洋流循環(huán)系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作現(xiàn)況是,，以風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的海面水流如墨西哥灣暖流等將赤道的暖流帶往北大西洋,，暖流在高緯度處被冷卻后下沈到海底，這些高密度的水接著流入洋盆南下前往其他的暖洋位加熱循環(huán),，一次溫鹽循環(huán)耗時(shí)大約1600年,，在這個(gè)過程中洋流運(yùn)輸?shù)牟粏问悄芰浚囟?/ 熱能），當(dāng)中還包括地球固態(tài)及氣體資源等,，不過溫鹽環(huán)流最受人類關(guān)注的是其全球恒溫的功能,。溫鹽環(huán)流推測(cè)主要是由於北大西洋及南冰洋之間的鹽分及溫差對(duì)流而觸發(fā)的。

概觀

深海中的洋流主要是依仗密度的差額來驅(qū)動(dòng),，并且潮汐現(xiàn)象引發(fā)的洋流運(yùn)動(dòng)亦會(huì)對(duì)深海洋流帶來顯著的影響,。至於表面的洋流帶會(huì)因?yàn)槊芏鹊牟町惗c其他的水域劃清界線。暖流會(huì)膨脹致使密度下降,，高濃度的鹽則會(huì)填補(bǔ)水分子間的空隙導(dǎo)致密度上升,，低密度的水會(huì)浮在高密度的上方。當(dāng)高密度的水先形成,，分層形態(tài)并不穩(wěn)定的,，為了均衡其密度分布,，不同密度的水會(huì)相互產(chǎn)生對(duì)流，提供了深海洋流的動(dòng)能,。

深層水的形成

高密度的水幾乎都集中在北大西洋及南冰洋下沈至海底深處的洋盆,，在這些極地的洋域，表面洋帶的水都會(huì)因?yàn)楹L(fēng)吹襲而冷卻,，這些風(fēng)不單帶動(dòng)表面洋帶移動(dòng),，所引起的乾濕溫差還會(huì)構(gòu)成大規(guī)模的海水蒸發(fā)，加速水溫下降,，這個(gè)現(xiàn)象被稱為蒸發(fā)冷卻,，類似人體在濕熱的環(huán)境下排汗降溫的原理。由於被蒸發(fā)走的是純水的分子,，海水中的鹽度會(huì)相對(duì)地上升,。另海洋上冰的構(gòu)成亦對(duì)海鹽的濃度帶來不可忽視的影響，由於純水的凝固點(diǎn)是攝氏0度,，比鹽水的零下1.8度要高,，因此純水往往會(huì)比咸水優(yōu)先結(jié)冰，增加了的鹽度減弱了海水凝固的速度,，如此寒冷的濃鹽水會(huì)被包含在海冰的蜂巢狀之結(jié)構(gòu)中,，當(dāng)中的濃鹽水逐漸地反過來熔解覆蓋著它的冰層，最后將一部分冰塊從母冰塊分裂出并下沈,，這個(gè)過程叫做海水排斥,。水溫和鹽度這兩大因素加起來導(dǎo)致海水的密度增大。

深層水的動(dòng)態(tài)

挪威海是這個(gè)系統(tǒng)主要進(jìn)行蒸發(fā)冷卻及洋帶下沈的場(chǎng)地,，在此處下沈的水被稱為「北大西洋深層水」（North Atlantic Deep Water,，英文縮寫：NADW）。NADW充滿著洋盆并沿著連接格林蘭島,、冰島及大不列顛海底巖床的裂隙溢流向南方,。接著極緩慢地流入大西洋深海平原，繼續(xù)向南方推進(jìn),。繞過南非后寒流帶會(huì)一分為二,，一部分的水會(huì)前往印度洋在該處涌升將寒流帶到，另外一部分部分經(jīng)歷最長(zhǎng)的一個(gè)周期的洋流最終會(huì)抵達(dá)北太平洋,，受到淺而狹窄的白令海峽阻塞然后因?yàn)槭軣嵘嫌孔兓嘏骼^而循環(huán),。

「南極底層水」（Antarctic Bottom Water，英文縮寫：AABW）在威德爾海以冰塊的海水排斥作用下沈并流向北方的大西洋洋盆,，由於其密度比NADW更高所以AABW實(shí)際上潛流在NADW之下,。它原本向西太平洋的旅程在德雷克海峽受阻繼而沿著南美洲東岸的圭亞那洋盆向大西洋赤道進(jìn)發(fā)。

7. 海洋碳循環(huán)過程

1、自然界碳循環(huán)：大氣中的二氧化碳（CO2）被陸地和海洋中的植物吸收,然后通過生物或地質(zhì)過程以及人類活動(dòng),又以二氧化碳的形式返回大氣中.

2,、有機(jī)體和大氣之間的碳循環(huán)：綠色植物從空氣中獲得二氧化碳,經(jīng)過光合作用轉(zhuǎn)化為葡萄糖,再綜合成為植物體的碳化合物,經(jīng)過食物鏈的傳遞,成為動(dòng)物體的碳化合物.植物和動(dòng)物的呼吸作用把攝入體內(nèi)的一部分碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳釋放入大氣,另一部分則構(gòu)成生物的機(jī)體或在機(jī)體內(nèi)貯存.動(dòng),、植物死后,殘?bào)w中的碳,通過微生物的分解作用也成為二氧化碳而最終排入大氣.大氣中的二氧化碳這樣循環(huán)一次約需20年.一部分（約千分之一）動(dòng)、植物殘?bào)w在被分解之前即被沉積物所掩埋而成為有機(jī)沉積物.這些沉積物經(jīng)過悠長(zhǎng)的年代,在熱能和壓力作用下轉(zhuǎn)變成礦物燃料──煤,、石油和天然氣等.當(dāng)它們?cè)陲L(fēng)化過程中或作為燃料燃燒時(shí),其中的碳氧化成為二氧化碳排入大氣.人類消耗大量礦物燃料對(duì)碳循環(huán)發(fā)生重大影響.

8. 海洋微生物如何參與碳循環(huán)

碳循環(huán)在環(huán)境中的作用 摘 要：人們可能都喜歡鉆石，也都曾使用過鉛筆來寫字,。但我們可能很難相信那種堅(jiān)固無比的鉆石,，或者是那漆黑的鉛棒與所有生物體內(nèi)都存在的碳是同一種物質(zhì)。是的,，碳在我們的地球上是無處不在的,。它能以各種形態(tài)存在，并在海洋,、大陸,、與大氣中不停地循環(huán)。構(gòu)成了我們生存的基本條件之一—— 碳循環(huán),。

地球在浩瀚的歷史長(zhǎng)河中,，不斷地有生物從中演化而出，同時(shí),，也有生物在消亡,。滅亡的生物經(jīng)過了微生物的作用，被分解為有機(jī)物,，以另一種形式重新進(jìn)入到了環(huán)境之中,。

而這就是碳元素在生物與環(huán)境之間的一種循環(huán)方式。在地球上,，一切的生命形式都會(huì)根據(jù)其周圍的空氣,、水、土壤和火這四個(gè)基本要素做出微妙的調(diào)整,；即根據(jù)這些要素的組成,，相互間的影響和相互間的轉(zhuǎn)化進(jìn)行一定的調(diào)整；

事實(shí)上,，這些調(diào)整也恰恰說明了在我們所追溯的幾億年的歷史中,，生物鏈從未間斷過，相應(yīng)的碳循環(huán)自然也不會(huì)中斷,。在了解碳循環(huán)在生態(tài)系統(tǒng)中作用形式時(shí)我們先要知道什么是生物圈,，什么是生態(tài)系統(tǒng)。 自然界是生物與生物,、生物與環(huán)境之間相互作用,、相互依存所形成的統(tǒng)一體，這種統(tǒng)一體成為生態(tài)系統(tǒng)。 在生態(tài)系統(tǒng)中,，由食物關(guān)系把多種生物連接起來

9. 海洋生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)

珊瑚礁是生產(chǎn)力水平最高,，同時(shí)也是最脆弱的海洋生態(tài)系統(tǒng)之一。由氣候變化及人類活動(dòng)導(dǎo)致的珊瑚礁全球衰退,，已經(jīng)影響到珊瑚礁的鈣化和碳循環(huán)過程,，也加大了長(zhǎng)期懸而未決的珊瑚礁二氧化碳“源-匯”爭(zhēng)議。盡管珊瑚礁的鈣化過程伴隨?CO2?釋放,，但考慮到珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部復(fù)雜的生物地球化學(xué)過程,，以及造礁珊瑚特殊的混合營養(yǎng)特性，其作為碳匯功能的屬性也不容忽視,。

珊瑚礁是生物多樣性最高的海洋生態(tài)系統(tǒng),，在全球尺度上預(yù)計(jì)每年可固定?9?億噸碳。海洋中來自珊瑚礁的初級(jí)生產(chǎn)力高達(dá)?300—5?000 g C·m-2·a-1,，而非珊瑚礁系統(tǒng)只貢獻(xiàn)?50—600 g C·m-2·a-1,。雖然珊瑚礁潛在的碳匯功能早已被發(fā)現(xiàn)，但由于其鈣化過程伴隨?CO2?釋放,，珊瑚礁在很長(zhǎng)時(shí)間一直被定義為碳源屬性,。

目前，珊瑚礁的碳源/碳匯屬性仍然存在爭(zhēng)議,，還沒有被納入以濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)（如紅樹林,、鹽沼、海草床等）為代表的海岸帶藍(lán)碳收支中,。因此,，厘清珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的“源-匯”機(jī)制、探索將珊瑚礁由碳源向碳匯轉(zhuǎn)變的生態(tài)調(diào)控方式和途徑,，是當(dāng)前最為緊迫的珊瑚礁生態(tài)修復(fù)之舉,，也是服務(wù)好國家碳中和目標(biāo)與綠色發(fā)展戰(zhàn)略的應(yīng)有之義。

10. 海洋生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程

碳循環(huán)發(fā)生在地球上的各種生物和環(huán)境之間,。這個(gè)循環(huán)是生物群落和生態(tài)系統(tǒng)存在的一個(gè)重要部分,，它決定了碳的凈流動(dòng)和生物和其他組分在空氣、水和土壤之間的相互作用,。碳循環(huán)中包含的比例因環(huán)境而異,，但總體而言，碳是在植物,、海洋生物,、細(xì)菌和土壤中循環(huán)的。