科學家能根據深海微生物預測海洋中的碳轉移

那些海洋表面的附著顆粒的微生物們，或者你可以說是“搭便車者”，有一項重要的工作——它們一路前行，直到到達底部，將碳轉移到海洋的最深處。這趟旅程可能需要幾周到幾個月的時間，盡管估計一趟的速度直到現在仍然是個挑戰。

一個由南加州大學主導的國際科學家團隊發現，這種碳轉移的速度受到附著在顆粒上的細菌的大小和類型的影響。這一發現使得研究人員能夠開發一個計算機模型來估計全球海洋中的碳轉移。海洋中的碳轉移是地球自然碳循環的一部分，可以穩定全球氣候。

海洋微尺度動態模型。（圖片來源：Nature Communications(2022)，DOI：10.1038/s41467-022-29297-2）

南加州大學多尼斯夫文學、藝術和科學學院的生物科學、定量和計算生物學及地球科學助理教授Naomi Levine說，發表在《自然通訊》（Nature Communications）雜志上的這一發現，為包括來自汽車污染的碳怎樣從大氣層進入海洋，并最終進入深海提供了更多啟示。

Levine表示，知道碳轉移率可以幫助科學家更好地了解地球海洋最深處碳的保留程度，或者了解通常會下沉的大量碳是否正在返回大氣。他說：“這是我們第一次能夠建立模型來預測海洋規模的碳循環動態，并解釋這些在實驗室里觀察到的微觀尺度的過程。我們證明了這些過程非常重要。由于微生物在轉移碳方面的作用很大，科學家對了解它們的群落和生存能力也很感興趣。如果沒有它們，碳會更深地落入海洋。這影響了二氧化碳在大氣中的停留程度。”

根據估計，海洋儲存了38,000千兆噸的碳，是陸地生物圈的16倍。二氧化碳是最終進入海洋的碳形式之一。雖然它使得海洋表面溫度上升，但它對某些生命來說也必不可少，比如海洋中的植物——浮游植物。然而，二氧化碳的增加會增加水的酸性，這可能威脅到一些海洋生物和作為海洋生物主要食物的珊瑚、海帶的生存。

研究組發現，碳在海洋中下沉的速度以及發生轉移的深度，也取決于細菌在其生命旅程中向下走多遠。對于一些細菌來說，這是一次相對較短的旅行，與那些半附著的顆粒不同，它們從未進入離海面1000多米的深海。另一方面，當饑餓的搭便車者啃食顆粒時，健康的細菌群提高了碳留存在海洋表面，進而返回大氣中的可能性。

“細菌的較高死亡率影響了它們分解這些顆粒的速度。”該研究的共同作者、南加州大學多尼斯夫學院博士后、研究助理Trang Nguyen說，“通過分解這些顆粒，它們也將氮和磷釋放回生態系統，這是這些元素循環的一個關鍵部分。”而了解哪些細菌生活在海洋的哪些位置，也可以幫助科學家們調整模型，以更好地預測當地的碳轉移率或釋放率，這取決于細菌是否蓬勃生長。

Levine與麻省理工學院、加州大學圣地亞哥分校和瑞士蘇黎世聯邦理工學院的研究人員合作進行了這項研究。

翻譯：張智煜

審校：張楚

引進來源：南加州大學（University of Southern California）

本文來自：中國數字科技館

標簽： 南加州大學 二氧化碳 海洋生物 研究人員 動態模型