研究表明，海洋通过微小藻类从大气中吸收二氧化碳，这些藻类进行光合作用，死亡后会下沉。
这些下沉的藻类，连同以它们为食的微小生物的排泄物，被称为“海洋雪”。
海洋雪通过一个被称为生物泵的过程，将碳输送至海洋深处。
通过增进对这一生物泵的理解，科学家能够更好地预测未来海洋将如何应对气候变化。
新研究揭示了海洋如何吸收二氧化碳。
海洋通过微小藻类从大气中吸收二氧化碳，这些藻类进行光合作用，死亡后会下沉至深海。研究人员现已发现，这种下沉过程会加速降解过程。
海洋在全球二氧化碳平衡中发挥着关键作用。这是因为海洋中生活着数以十亿计的微小藻类，它们通过光合作用吸收二氧化碳，并将其转化为自身生物质。这些藻类死亡后，会与以它们为食的微小生物的排泄物一道，以“海洋雪”的形式缓慢下沉至更深的海域。其中约1%的二氧化碳随后被埋藏在海底数千年。
由于这种持续降落的海洋雪絮将碳输送至海洋深处，专家将其称为生物泵。它由两个相反的过程驱动：有机絮状物的下沉，以及细菌对其的降解。下沉的絮状物增加了碳向深处的通量，而细菌则通过分解颗粒中的碳来减少这一通量。
目前的海洋模型假定下沉速度与降解速率彼此独立。“但我们现已证明，降解过程会因下沉而加速，”该新研究的第一作者、苏黎世联邦理工学院环境工程研究所的乌里亚·阿尔科隆布里（Uria Alcolombri）表示。
为开展研究，研究人员采用了一种巧妙的方法：他们没有在海中追踪下沉颗粒，而是将单个毫米级的海藻酸盐颗粒放入微流控腔室，然后向其中泵入人工海水。“在我们的实验中，海洋雪并非在海中移动，而是海水在海洋雪周围流动。但两者的相对速度是相同的，”阿尔科隆布里表示。
研究人员用经过基因改造、能发出绿色荧光的细菌对海藻酸盐颗粒进行定殖。当水流经腔室时，这些细菌分解颗粒的速度明显加快；而在静水中，分解所需时间约为其10倍。这是因为流动的水会冲走降解产物，使细菌的酶能够直接作用于颗粒，无需花费时间分解已经脱落的分子。
基于这些观察结果，阿尔科隆布里及其同事弗朗索瓦·佩奥德瑟夫（François Peaudecerf）设计了一种新的生物碳泵模型，该模型考虑了下沉过程如何影响海洋雪絮的降解。模型计算表明两点：第一，因下沉而增强的颗粒降解使碳泵的理论输送效率降低了一半。第二，大部分死亡藻类在海洋最上层即被分解，这与海中实际碳通量的测量结果相符。
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该团队的研究并非旨在提升生物碳泵的效能：“我们致力于深入理解自然过程；我们想了解生物泵是如何运作的，”阿尔科隆布里表示。“因为这对于我们更准确地预测海洋将如何应对气候变化至关重要”。
研究发现，海洋雪的降解速率——以及间接地，大气中全球二氧化碳含量——是由微观输送动力学决定的。这再次表明，即使是环境中最微小的事物，也会影响整体局势。
