海洋生物碳泵一瞥

海洋在全球二氧化碳平衡中起着关键作用。这是因为数十亿微藻生活在那里，通过光合作用吸收二氧化碳并将其转化为生物量。当这些藻类死亡时，它们会随着以它们为食的微小生物的排泄物以“海洋雪”的形式流进更深的区域。大约百分之一的二氧化碳埋在海底数千年。

平静的细雪

由于这种持续不断的海洋雪花雨将碳输送到海洋深处，专家称之为生物泵。这是由两个相反的过程驱动的：有机薄片的下沉和细菌的降解。下沉的鳞片增加了碳向深处的通量，而细菌则通过从颗粒中去除碳来降低这种通量。目前的海洋模型假定下沉速度和退化速度相互独立。苏黎世ETH环境工程研究所的乌里亚·阿尔科洛姆布里（Uria Alcolombri）说：“但我们现在已经证明，下沉会增强降解过程。”。

Alcolombri是Roman Stocker研究小组刚刚在《自然地球科学》上发表的一项研究的第一作者。在他们的研究中，研究人员使用了一种巧妙的方法：他们将单个毫米大小的海藻酸盐颗粒放入微流控室，然后通过微流控室泵送人工海水，而不是跟踪海中下沉的颗粒。Alcolombri说：“在我们的实验中，海洋雪并没有穿过海洋，而是被海水冲刷在海洋雪的周围。但是相对速度是相同的。”。

冲洗掉副产品

研究人员在海藻酸盐颗粒上植入了基因修饰的发光绿细菌。当水流经腔室时，这些颗粒的分解速度要快得多；在静水中分解所需时间约为10倍。这是因为流动的水冲走了降解产物，让细菌的酶直接作用于颗粒，而不必花时间分解已经分解的分子。

根据这些观察结果，Alcolombri和他的同事François Peaudecerf设计了一个新的生物碳泵模型，该模型考虑了下沉对海洋雪花降解的影响。模型计算表明了两件事：首先，由于下沉导致的颗粒降解增强使碳泵的理论传输效率降低了两倍。第二，大部分死藻在海洋最上层分解，这与海洋中实际碳通量的测量结果一致。

微小的事物，巨大的影响

该团队的研究并非旨在提高生物碳泵的性能：“我们感兴趣的是收集对自然过程的基本理解；我们想知道生物泵是如何工作的，”Alcolombri说。“如果我们要更准确地预测我们的海洋将如何应对气候变化，这一点至关重要”。

事实证明，海洋雪的降解速率，以及间接的全球大气中二氧化碳含量，是由微观传输动力学决定的。这再一次表明，即使是环境中最微小的事物也会影响全局。