由中國科學院青藏高原研究所研究員昝金波與中國科學院院士方小敏領銜，聯合英國蘭卡斯特大學、瑞典烏普薩拉大學等組成的國際研究團隊，通過集成分析全球22條海洋巖芯粉塵記錄，首次系統揭示了新生代以來全球粉塵沉積通量的演化規律及其對海洋生物地球化學循環和氣候系統的深遠影響。相關綜述文章11月11日在線發表于《自然綜述：地球與環境》。
作為連接陸地、大氣與海洋的關鍵紐帶，全球每年釋放的粉塵超過40億噸，其中富含鐵、磷等海洋限制性營養元素。這些粉塵經大氣遠距離輸送沉降至海洋，對浮游植物產生“施肥效應”，不僅提升海洋初級生產力，還通過強化“生物泵”將大量二氧化碳封存至深海，從而深刻調控全球碳循環與氣候演變。然而，當前對粉塵來源-演化-生物效應”這一完整鏈條，尤其是其組成與海洋生物群落的相互作用機制，仍缺乏系統認知。
綜述文章研究發現，自新生代以來，全球主要海盆的粉塵沉積通量呈階梯式增長，其顯著躍增期與北半球冰蓋擴張、亞洲—北美—非洲等主要源區的干旱化進程高度同步。驅動這一趨勢的關鍵因素包括：全球變冷引發的大陸干旱化、冰蓋擴張增強的物理侵蝕與風力輸送能力，以及以青藏高原隆升為代表的大地形對水汽輸送的阻隔效應。
然而，研究團隊指出，粉塵的氣候效應不僅取決于通量大小，更與其來源、礦物組成、營養元素賦存形態及生物可利用性密切相關。例如，在南大洋，粉塵是冰期亞南極海域的關鍵鐵源，顯著提升生產力；而在北太平洋，其效應則呈現復雜區域差異：低緯度海域直到中更新世才因粉塵中磷（P）和二價鐵（Fe2?）含量提升，促使浮游植物群落由顆石藻向固碳效率更高的硅藻轉變；而亞北極太平洋則因受上升流等其他營養源影響，生產力未同步增強。
尤為引人注目的是，源自亞洲冰川區的粉塵因富含活性營養元素，其“施肥潛力”遠高于高度風化的北非粉塵。中更新世以來，隨著青藏高原冰川侵蝕加劇，輸入北太平洋的亞洲粉塵營養通量猛增一至兩個數量級，直接觸發了該海域海洋生態系統的突變。
基于上述發現，研究團隊提出未來粉塵研究的三大核心方向：一是整合現代觀測、藻類培養實驗與古氣候多指標重建，系統量化全球主要源區粉塵的營養成分與生物可利用性；二是利用地球化學手段，在北太平洋等關鍵區域建立粉塵輸入與海洋碳匯的定量關系；三是發展包含粉塵組分與生物反饋過程的區域化參數方案，并將其嵌入地球系統模型，以顯著提升對“粉塵–碳循環–氣候”互饋機制的模擬與預測能力。
亞洲與北非粉塵對全球碳循環及氣候影響的機制對比。關鍵區別在于亞洲冰川源粉塵富含活性鐵、磷等營養鹽，對北太平洋的“施肥效應”顯著，而高度風化的北非粉塵此類效應較弱。因此，全球變暖導致的冰川源粉塵減少，可能顯著削弱其對海洋生產力的施肥作用。箭頭與棕色陰影分別標示粉塵主要傳輸路徑與源區。中國科學院青藏高原研究所供圖
相關論文信息：
https://doi.org/10.1038/s43017-025-00734-2
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