那些海洋表面的附着颗粒的微生物们，或者你可以说是“搭便车者”，有一项重要的工作——它们一路前行，直到到达底部，将碳转移到海洋的最深处。这趟旅程可能需要几周到几个月的时间，尽管估计一趟的速度直到现在仍然是个挑战。

一个由南加州大学主导的国际科学家团队发现，这种碳转移的速度受到附着在颗粒上的细菌的大小和类型的影响。这一发现使得研究人员能够开发一个计算机模型来估计全球海洋中的碳转移。海洋中的碳转移是地球自然碳循环的一部分，可以稳定全球气候。

海洋微尺度动态模型。（图片来源：Nature Communications(2022)，DOI：10.1038/s41467-022-29297-2）

南加州大学多尼斯夫文学、艺术和科学学院的生物科学、定量和计算生物学及地球科学助理教授Naomi Levine说，发表在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上的这一发现，为包括来自汽车污染的碳怎样从大气层进入海洋，并最终进入深海提供了更多启示。

Levine表示，知道碳转移率可以帮助科学家更好地了解地球海洋最深处碳的保留程度，或者了解通常会下沉的大量碳是否正在返回大气。他说：“这是我们第一次能够建立模型来预测海洋规模的碳循环动态，并解释这些在实验室里观察到的微观尺度的过程。我们证明了这些过程非常重要。由于微生物在转移碳方面的作用很大，科学家对了解它们的群落和生存能力也很感兴趣。如果没有它们，碳会更深地落入海洋。这影响了二氧化碳在大气中的停留程度。”

根据估计，海洋储存了38,000千兆吨的碳，是陆地生物圈的16倍。二氧化碳是最终进入海洋的碳形式之一。虽然它使得海洋表面温度上升，但它对某些生命来说也必不可少，比如海洋中的植物——浮游植物。然而，二氧化碳的增加会增加水的酸性，这可能威胁到一些海洋生物和作为海洋生物主要食物的珊瑚、海带的生存。

研究组发现，碳在海洋中下沉的速度以及发生转移的深度，也取决于细菌在其生命旅程中向下走多远。对于一些细菌来说，这是一次相对较短的旅行，与那些半附着的颗粒不同，它们从未进入离海面1000多米的深海。另一方面，当饥饿的搭便车者啃食颗粒时，健康的细菌群提高了碳留存在海洋表面，进而返回大气中的可能性。

“细菌的较高死亡率影响了它们分解这些颗粒的速度。”该研究的共同作者、南加州大学多尼斯夫学院博士后、研究助理Trang Nguyen说，“通过分解这些颗粒，它们也将氮和磷释放回生态系统，这是这些元素循环的一个关键部分。”而了解哪些细菌生活在海洋的哪些位置，也可以帮助科学家们调整模型，以更好地预测当地的碳转移率或释放率，这取决于细菌是否蓬勃生长。

Levine与麻省理工学院、加州大学圣地亚哥分校和瑞士苏黎世联邦理工学院的研究人员合作进行了这项研究。

翻译：张智煜

审校：张楚

引进来源：南加州大学（University of Southern California）

本文来自：中国数字科技馆