史大林乘坐“嘉庚”号科考船出海科考。受访对象供图
当2011年,史大林和妻子洪海征前后脚回到母校厦门大学,进入近海海洋环境科学国家重点实验室任职后,摆在他们面前的是两条路——
一条路国内几乎无人涉足,研究海洋中藻类与痕量金属;另一条路则是安全稳妥的,研究其他更易控制的因素对藻类生产力的影响。“前者的研究方向,实现起来困难重重。后者,是大多数人选择的传统方向。”史大林的心不免摇摆。
最终,他们选择了少有人走的路,勇于冒险进入未知领域。
“痕量”,指的是极小的量,在海洋中,一些痕量元素(例如铁、磷)的浓度往往在纳摩尔/升甚至更低的水平。去年11月,史大林团队揭示了海洋中磷浓度下降会加剧海洋酸化对束毛藻固氮作用的抑制效应及其机理,为理解和预测全球变化对海洋氮循环的影响及其生物地球化学效应提供了重要科学依据。
“当二氧化碳升高时,海水的pH会下降,造成海洋酸化。我们发现,海洋酸化会抑制束毛藻固氮的功能,随着海水中磷浓度的下降,这种抑制作用会增强。”史大林说。
从全球变暖说起
2007年8月,在美国阿拉斯加湾外的一个铁限制海区,史大林参加了一次为期42天的、他人生中的第一次出海科考。
“靠岸后,我们一路驱车前往冰川国家公园,一座又一座冰川映入眼帘,牌子上的年份代表着当年冰川的冰覆盖到的地方,车越往前开,冰覆盖的范围就越小了。”这景象,令史大林震撼。
导致冰川消退的罪魁祸首,就是全球变暖。
工业革命以来,海洋吸收了约三分之一人为排放的二氧化碳,以迄今3亿年来最快的速度酸化。“酸化加剧,影响海洋生态系统的关键过程和功能。”史大林说。
“十四五”是碳达峰的关键期、窗口期。我国力争2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。“增汇,即增强吸收捕获二氧化碳的能力,是实现‘双碳’目标的重要方式之一。”史大林说。
如何增汇?被称为大海中的“阳光使者”——浮游植物,能通过光合作用吸收大气中的二氧化碳,将其转化为鱼类等海洋生物能吸收利用的有机碳,是海洋中整个食物链、食物网的基础。
在海洋浮游植物中,还有一种特别的存在——固氮藻类(如,束毛藻)。“它们可以通过体内的固氮酶,将氮气转化为生物可利用的氮营养盐,从而给自己和其他浮游植物提供营养。”史大林说。
换句话说,有了固氮藻类“施肥”,其他浮游植物便可获得养分执行光合作用、吸收大气中的二氧化碳,从而调节全球气候。
这些看不见摸不着的固氮藻类,让史大林倾注了十多年心血。“海水酸化,对藻类固氮起到怎样的作用?海洋中痕量元素的浓度下降,对藻类的生产力产生怎样的影响?”
理想状态下,似乎把海藻培养在不同的海水环境里测一测,就能得到答案。但史大林对此却存疑,“海洋中的各种因素和成分与实验室里不尽相同,所用的人工海水若被污染,一旦有配方外的其他物质混入,也会影响束毛藻的生长”。
他想在厦大,建一个达到国际最高标准的“洁净实验室”。