通過(guò)進(jìn)行光合作用的微藻，海洋從大氣中吸收#二氧化碳#，然后微藻在死亡時(shí)沉入深海。正如蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)（ETH）研究人員現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的那樣，這種下沉增強(qiáng)了降解過(guò)程。
海洋在全球二氧化碳平衡中起著關(guān)鍵作用。這是因?yàn)閿?shù)十億微藻生活在那里，通過(guò)光合作用吸收二氧化碳并將其轉(zhuǎn)化為生物量。當(dāng)這些藻類死亡時(shí)，它們會(huì)隨著以它們?yōu)槭车奈⑿∩锏呐判刮?，以“海洋雪”的形式滴入更深的區(qū)域。大約百分之一的二氧化碳埋在海底數(shù)千年。
平靜的細(xì)雪
由于這種持續(xù)不斷的海洋雪花雨將碳輸送到海洋深處，專家稱之為生物泵。這是由兩個(gè)相反的過(guò)程驅(qū)動(dòng)的：有機(jī)薄片的下沉和細(xì)菌的降解。下沉的鱗片增加了碳向深處的通量，而細(xì)菌則通過(guò)從顆粒中去除碳來(lái)降低這種通量。目前的海洋模型假定下沉速度和退化速度相互獨(dú)立。ETH環(huán)境工程研究所的烏里亞·阿爾科洛姆布里（Uria Alcolombri）說(shuō)：“但我們現(xiàn)在已經(jīng)證明，下沉?xí)鰪?qiáng)降解過(guò)程。”
Alcolombri是Roman Stocker研究小組剛剛在《自然地球科學(xué)》雜志上發(fā)表的一項(xiàng)研究的第一作者。在他們的調(diào)查中，研究人員使用了一種聰明的方法：他們沒(méi)有追蹤海洋中下沉的粒子，而是將單個(gè)毫米的顆粒放在一個(gè)地方，將海藻酸鈉顆粒大小調(diào)整到微流控室中，然后將人工海水泵入其中。Alcolombri說(shuō)：“在我們的實(shí)驗(yàn)中，海洋雪并沒(méi)有穿過(guò)海洋，而是被海水沖刷在海洋雪的周圍，但是相對(duì)速度是相同的?！?/span>
研究人員在海藻酸鹽顆粒上種植了轉(zhuǎn)基因綠色植物-發(fā)光細(xì)菌。當(dāng)水流經(jīng)腔室時(shí)，這些顆粒的分解速度要快得多；在靜水中分解所需時(shí)間約為10倍。這是因?yàn)榱鲃?dòng)的水沖走了降解產(chǎn)物，讓細(xì)菌的酶直接作用于顆粒，而不必花時(shí)間分解已經(jīng)分解的分子。
根據(jù)這些觀察結(jié)果，Alcolombri和他的同事們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)新的生物碳泵模型，該模型考慮了下沉對(duì)海洋雪花降解的影響。模型計(jì)算表明了兩件事：首先，由于下沉導(dǎo)致的顆粒降解增強(qiáng)使碳泵的理論傳輸效率降低了兩倍。其次，大部分死藻在海洋最上層分解——這與海洋中實(shí)際碳通量的測(cè)量結(jié)果一致。
微小的事物，巨大的影響
該團(tuán)隊(duì)的研究并非旨在提高生物碳泵的性能：“我們感興趣的是收集對(duì)自然過(guò)程的基本理解；我們想知道生物泵是如何工作的?！盇lcolombri說(shuō)，“如果我們要更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)我們的海洋將如何應(yīng)對(duì)氣候變化，這一點(diǎn)至關(guān)重要。”
事實(shí)證明，海洋雪的降解速率——以及間接的全球大氣中二氧化碳含量——是由微觀傳輸動(dòng)力學(xué)決定的。這再一次表明，即使是環(huán)境中最微小的事物也會(huì)影響全局。
