通過進行光合作用的微藻，海洋從大氣中吸收#二氧化碳#，然后微藻在死亡時沉入深海。正如蘇黎世聯(lián)邦理工大學（ETH）研究人員現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的那樣，這種下沉增強了降解過程。
海洋在全球二氧化碳平衡中起著關(guān)鍵作用。這是因為數(shù)十億微藻生活在那里，通過光合作用吸收二氧化碳并將其轉(zhuǎn)化為生物量。當這些藻類死亡時，它們會隨著以它們?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。這是由兩個相反的過程驅(qū)動的：有機薄片的下沉和細菌的降解。下沉的鱗片增加了碳向深處的通量，而細菌則通過從顆粒中去除碳來降低這種通量。目前的海洋模型假定下沉速度和退化速度相互獨立。ETH環(huán)境工程研究所的烏里亞·阿爾科洛姆布里（Uria Alcolombri）說：“但我們現(xiàn)在已經(jīng)證明，下沉會增強降解過程。”
Alcolombri是Roman Stocker研究小組剛剛在《自然地球科學》雜志上發(fā)表的一項研究的第一作者。在他們的調(diào)查中，研究人員使用了一種聰明的方法：他們沒有追蹤海洋中下沉的粒子，而是將單個毫米的顆粒放在一個地方，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：“在我們的實驗中，海洋雪并沒有穿過海洋，而是被海水沖刷在海洋雪的周圍，但是相對速度是相同的。”
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)光細菌。當水流經(jīng)腔室時，這些顆粒的分解速度要快得多；在靜水中分解所需時間約為10倍。這是因為流動的水沖走了降解產(chǎn)物，讓細菌的酶直接作用于顆粒，而不必花時間分解已經(jīng)分解的分子。
根據(jù)這些觀察結(jié)果，Alcolombri和他的同事們設(shè)計了一個新的生物碳泵模型，該模型考慮了下沉對海洋雪花降解的影響。模型計算表明了兩件事：首先，由于下沉導致的顆粒降解增強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——這與海洋中實際碳通量的測量結(jié)果一致。
微小的事物，巨大的影響
該團隊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自然過程的基本理解；我們想知道生物泵是如何工作的?！盇lcolombri說，“如果我們要更準確地預測我們的海洋將如何應對氣候變化，這一點至關(guān)重要。”
事實證明，海洋雪的降解速率——以及間接的全球大氣中二氧化碳含量——是由微觀傳輸動力學決定的。這再一次表明，即使是環(huán)境中最微小的事物也會影響全局。
