由中国科学院青藏高原研究所研究员昝金波与中国科学院院士方小敏领衔，联合英国兰卡斯特大学、瑞典乌普萨拉大学等组成的国际研究团队，通过集成分析全球22条海洋岩芯粉尘记录，首次系统揭示了新生代以来全球粉尘沉积通量的演化规律及其对海洋生物地球化学循环和气候系统的深远影响。相关综述文章11月11日在线发表于《自然综述：地球与环境》。

作为连接陆地、大气与海洋的关键纽带，全球每年释放的粉尘超过40亿吨，其中富含铁、磷等海洋限制性营养元素。这些粉尘经大气远距离输送沉降至海洋，对浮游植物产生“施肥效应”，不仅提升海洋初级生产力，还通过强化“生物泵”将大量二氧化碳封存至深海，从而深刻调控全球碳循环与气候演变。然而，当前对粉尘来源-演化-生物效应”这一完整链条，尤其是其组成与海洋生物群落的相互作用机制，仍缺乏系统认知。

综述文章研究发现，自新生代以来，全球主要海盆的粉尘沉积通量呈阶梯式增长，其显著跃增期与北半球冰盖扩张、亚洲—北美—非洲等主要源区的干旱化进程高度同步。驱动这一趋势的关键因素包括：全球变冷引发的大陆干旱化、冰盖扩张增强的物理侵蚀与风力输送能力，以及以青藏高原隆升为代表的大地形对水汽输送的阻隔效应。

然而，研究团队指出，粉尘的气候效应不仅取决于通量大小，更与其来源、矿物组成、营养元素赋存形态及生物可利用性密切相关。例如，在南大洋，粉尘是冰期亚南极海域的关键铁源，显著提升生产力；而在北太平洋，其效应则呈现复杂区域差异：低纬度海域直到中更新世才因粉尘中磷（P）和二价铁（Fe2?）含量提升，促使浮游植物群落由颗石藻向固碳效率更高的硅藻转变；而亚北极太平洋则因受上升流等其他营养源影响，生产力未同步增强。

尤为引人注目的是，源自亚洲冰川区的粉尘因富含活性营养元素，其“施肥潜力”远高于高度风化的北非粉尘。中更新世以来，随着青藏高原冰川侵蚀加剧，输入北太平洋的亚洲粉尘营养通量猛增一至两个数量级，直接触发了该海域海洋生态系统的突变。

基于上述发现，研究团队提出未来粉尘研究的三大核心方向：一是整合现代观测、藻类培养实验与古气候多指标重建，系统量化全球主要源区粉尘的营养成分与生物可利用性；二是利用地球化学手段，在北太平洋等关键区域建立粉尘输入与海洋碳汇的定量关系；三是发展包含粉尘组分与生物反馈过程的区域化参数方案，并将其嵌入地球系统模型，以显著提升对“粉尘–碳循环–气候”互馈机制的模拟与预测能力。

亚洲与北非粉尘对全球碳循环及气候影响的机制对比。关键区别在于亚洲冰川源粉尘富含活性铁、磷等营养盐，对北太平洋的“施肥效应”显著，而高度风化的北非粉尘此类效应较弱。因此，全球变暖导致的冰川源粉尘减少，可能显著削弱其对海洋生产力的施肥作用。箭头与棕色阴影分别标示粉尘主要传输路径与源区。中国科学院青藏高原研究所供图

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s43017-025-00734-2