海洋生物泵

海洋生态系统中由有机物生产、消费、传递、沉降和分解等一系列生物地球化学过程构成的碳从表层向深层的转移。

海洋生物泵是以一系列的生物作为介质，通过光合作用将大气中的无机碳转化为有机碳，之后在食物网内转化、输送及沉降从而将碳从海洋真光层转移到深海底中的过程。 另外，某些海洋生物的细胞壁或外壳中的不溶解性碳酸钙成分在被摄食消化后形成的残留物会沉降、堆积到海底，形成碳酸盐泵。 大气CO2在海水中的溶解吸收是通过海洋浮游植物的光合作用而进行的。海洋中的浮游动物吞食浮游植物，食肉类的浮游动物吃食草类浮游动物。这些过程所产生的植物和动物碎屑沉降在海洋中，某些沉降物将被细菌分解并作为营养物回到海水中，但也有一些（大约1%）到达深海或海床，在那里被沉积而不再进入碳循环。

海洋生态环境中，在海水处于垂直稳定状态下，碳要实现从表层向深层的垂直转移需完成两个步骤：①从无机碳转化为有机碳。②有机碳的沉降输出。正是一系列的生物学过程完成了这两个步骤：首先是生活在真光层内的大量的浮游植物进行光合作用吸收CO2将其转化为颗粒态，即有生命的颗粒有机碳，大多为单细胞藻类，粒径几个到几十微米。然后，通过食物链（网），逐级转化为更大的颗粒（浮游动物、鱼等）。未被利用的各级产品将死亡、沉降和分解。转化过程中产生的粪便、蜕皮等也构成大颗粒沉降，即非生命颗粒有机碳的沉降。生活在不同水层中浮游动物的垂直移动也构成了有机物由表层向深层的接力传递。由于沉降速度低，小颗粒有机物如单细胞藻类在离开真光层不远即被分解，只有大颗粒有机物才能抵御微生物的分解活动得以到达深层乃至沉积物中，进入长周期循环，还有一部分很难降解的有机物，它们可能长期埋藏在那里开始成为化石能源。光合作用产品中有相当一部分是以溶解有机碳的形式释放到海水中，动植物的代谢活动也产生大量溶解有机碳。它们的一部分将无机化进入再循环，也有相当一部分被异养微生物利用再次转化为颗粒态（微生物自身生物量），并通过微食物网再进入传统食物网。

海洋生物泵的效率表征生物过程对大气CO2的去除能力，影响生物泵效率的物理、化学过程很多，就生物生态过程来说，诸如生物量、初级生产力、群落结构、食物链与微食物环、呼吸过程等过程均会影响其对有机碳的输出效率。总的来说，影响生物泵效率的因素主要有几个：营养盐的限制、铁的作用、生物固氮作用即生态系统结构。 海洋生物泵是全球碳循环的重要组成部分，调节海洋上层有机碳颗粒向海洋下层的传输，对维持大气CO2浓度具有重要作用。海洋生物泵的净化效果是减少表层海水中的碳含量使得它可以从大气中吸收更多的CO2以恢复表层平衡。一般来说，海洋初级生产力越高，大气CO2浓度就越低。