上海海洋大学科研成果揭示真菌是海洋碳循环的“隐形支柱” 改写全球气候模型认知

近日，上海海洋大学科研团队在国际顶级期刊《细胞》（Cell）发表的研究成果，揭示真菌是海洋碳循环中被长期忽视的“关键角色”。这项由海洋科学与生态环境学院费德里科·巴尔塔 (Federico Baltar)教授和博士后伊娃·布雷耶（Eva Breyer）领衔的研究，其采样区域横跨大西洋，从北纬40°到南纬50°长达1.1万公里。该研究首次精确量化了海洋真菌的碳储存能力，证实真菌对全球海洋碳循环的贡献远超古菌，从而颠覆了细菌和古菌是海洋碳循环主要推手的传统观点。

研究结果显示，全球海洋真菌碳储量达3.2亿吨，约占全球海洋原核生物总生物量的1/5，是古菌的9倍，成为仅次于细菌的第二大微生物碳库。真菌对海洋碳循环的贡献也极其显著。在阳光照射的表层海域，真菌的作用与浮游藻类密切相关，对颗粒有机碳的贡献达2-5%，相当于每年储存数百万吨二氧化碳。然而，该研究发现真菌在深至2000米的海层仍大量存在，对“真菌仅局限于浅层水域”的传统观点提出了挑战。

布雷耶博士后（左）与巴尔塔教授（右）正在从大西洋采集海水样本

该研究取得重大突破的主要原因在于研究者对真菌分析方法的重要革新。长期以来，海洋真菌研究受限于间接估算方法（如基因拷贝数）和套用陆地生物转换因子，导致生物量估算误差超过100倍。该研究创新性地集成生物标志物、细胞壁钙荧光染色、酶联荧光原位杂交CARD-FISH、微流控质等四种技术，首次实现对海洋真菌生物量的多维度精确测量。针对海洋浮游真菌生理特性优化麦角固醇-碳转换因子（1.98 mg ergosterol/g C），较北极海岸研究结果低30%，反映了不同生境下真菌的代谢差异。而结合CARD-FISH技术与微流控单细胞测量，首次建立真菌细胞体积（平均6-25 μm³/cell）与干重（6469 fg/cell）的直接关联，解决了细胞体积差异导致的估算偏差问题。

运用4种技术综合评估全球海洋真菌碳储量

论文第一作者Eva Breyer指出，“过去我们在研究海洋微生物时主要关注细菌和古菌，而真菌的作用长期被忽视。我们的研究表明，真菌是海洋微生物生态系统的‘第三支柱’，它们在碳循环中的贡献远超预期。” 论文通讯作者Federico Baltar教授强调：“真菌在海洋碳计算中一直未被充分重视，如今我们证实了它们的关键地位——忽视真菌可能导致气候预测出现重大偏差。”

该研究是联合国海洋十年“深海微生物组与生态系统”(简称DOME）大科学计划的重要成果之一。该计划由上海海洋大学科学家牵头，联合27个国家的42家科研机构，将开展全球深海微生物研究，探索、开发与保护深海生物资源，推动海洋生物资源开发与气候研究的交叉创新，提升中国科学家在全球海洋治理中的话语权，服务人类海洋命运共同体。

论文链接与团队信息：

论文标题：The contribution of pelagic fungi to ocean biomass

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.05.004

上海海洋大学为第一完成单位，Eva Breyer博士后为第一作者，Federico Baltar教授为通讯作者。合作机构包括奥地利维也纳大学、西班牙IDAEA-CSIC、维戈大学等。

（供稿：海洋科学与生态环境学院）