Abstract The export of organic carbon from the surface ocean forms the basis of the biological carbon pump, an important planetary carbon flux. Typically, only a small fraction of primary productivity (PP) is exported (quantified as the export efficiency: export/PP). Here we assemble a global data synthesis to reveal that very high export efficiency occasionally occurs. These events drive an apparent inverse relationship between PP and export efficiency, which is opposite to that typically used in empirical or mechanistic models. At the global scale, we find that low PP, high export efficiency regimes tend to occur when macrozooplankton and bacterial abundance are low. This implies that a decoupling between PP and upper ocean remineralization processes can result in a large fraction of PP being exported, likely as intact cells or phytoplankton‐based aggregates. As the proportion of PP being exported declines, macrozooplankton and bacterial abundances rise. High export efficiency, high PP regimes also occur infrequently, possibly associated with nonbiologically mediated export of particles. A similar analysis at a biome scale reveals that the factors affecting export efficiency may be different at regional and global scales. Our results imply that the whole ecosystem structure, rather than just the phytoplankton community, is important in setting export efficiency. Further, the existence of low PP, high export efficiency regimes imply that biogeochemical models that parameterize export efficiency as increasing with PP may underestimate export flux during decoupled periods, such as at the start of the spring bloom.

中文翻译：

---

全球海洋碳出口效率的驱动因素

摘要 海洋表层有机碳的输出构成了生物碳泵的基础，这是一种重要的行星碳通量。通常，只有一小部分初级生产力 (PP) 被出口（量化为出口效率：出口/PP）。在这里，我们组装了一个全球数据综合来揭示偶尔会出现非常高的出口效率。这些事件推动了 PP 和出口效率之间明显的反比关系，这与经验或机械模型中通常使用的相反。在全球范围内，我们发现当大型浮游动物和细菌丰度低时，往往会出现低 PP、高出口效率的情况。这意味着 PP 和上层海洋再矿化过程之间的脱钩可能导致大部分 PP 被出口，可能是完整的细胞或基于浮游植物的聚集体。随着出口聚丙烯的比例下降，大型浮游动物和细菌丰度上升。高输出效率、高 PP 方案也很少发生，可能与非生物介导的颗粒输出有关。在生物群落范围内进行的类似分析表明，影响出口效率的因素在区域和全球范围内可能不同。我们的结果意味着整个生态系统结构，而不仅仅是浮游植物群落，在设定出口效率方面很重要。此外，低 PP、高出口效率机制的存在意味着将出口效率参数化为随 PP 增加的生物地球化学模型可能会低估脱钩时期的出口通量，例如在春季盛开开始时。随着出口聚丙烯的比例下降，大型浮游动物和细菌丰度上升。高输出效率、高 PP 方案也很少发生，可能与非生物介导的颗粒输出有关。在生物群落范围内进行的类似分析表明，影响出口效率的因素在区域和全球范围内可能不同。我们的结果意味着整个生态系统结构，而不仅仅是浮游植物群落，在设定出口效率方面很重要。此外，低 PP、高出口效率机制的存在意味着将出口效率参数化为随 PP 增加的生物地球化学模型可能会低估脱钩时期的出口通量，例如在春季盛开开始时。随着出口聚丙烯的比例下降，大型浮游动物和细菌丰度上升。高输出效率、高 PP 方案也很少发生，可能与非生物介导的颗粒输出有关。在生物群落范围内进行的类似分析表明，影响出口效率的因素在区域和全球范围内可能不同。我们的结果意味着整个生态系统结构，而不仅仅是浮游植物群落，在设定出口效率方面很重要。此外，低 PP、高出口效率机制的存在意味着将出口效率参数化为随 PP 增加的生物地球化学模型可能会低估脱钩时期的出口通量，例如在春季盛开开始时。高输出效率、高 PP 方案也很少发生，可能与非生物介导的颗粒输出有关。在生物群落范围内进行的类似分析表明，影响出口效率的因素在区域和全球范围内可能不同。我们的结果意味着整个生态系统结构，而不仅仅是浮游植物群落，在设定出口效率方面很重要。此外，低 PP、高出口效率机制的存在意味着将出口效率参数化为随 PP 增加的生物地球化学模型可能会低估脱钩时期的出口通量，例如在春季盛开开始时。高输出效率、高 PP 方案也很少发生，可能与非生物介导的颗粒输出有关。在生物群落范围内进行的类似分析表明，影响出口效率的因素在区域和全球范围内可能不同。我们的结果意味着整个生态系统结构，而不仅仅是浮游植物群落，在设定出口效率方面很重要。此外，低 PP、高出口效率机制的存在意味着将出口效率参数化为随 PP 增加的生物地球化学模型可能会低估脱钩时期的出口通量，例如在春季盛开开始时。在生物群落范围内进行的类似分析表明，影响出口效率的因素在区域和全球范围内可能不同。我们的结果意味着整个生态系统结构，而不仅仅是浮游植物群落，在设定出口效率方面很重要。此外，低 PP、高出口效率机制的存在意味着将出口效率参数化为随 PP 增加的生物地球化学模型可能会低估脱钩时期的出口通量，例如在春季盛开开始时。在生物群落范围内进行的类似分析表明，影响出口效率的因素在区域和全球范围内可能不同。我们的结果意味着整个生态系统结构，而不仅仅是浮游植物群落，在设定出口效率方面很重要。此外，低 PP、高出口效率机制的存在意味着将出口效率参数化为随 PP 增加的生物地球化学模型可能会低估脱钩时期的出口通量，例如在春季盛开开始时。