透過進行光合作用的微藻，海洋從大氣中吸收二氧化碳，然後微藻在死亡時沉入深海。正如蘇黎世聯邦理工大學（ETH）研究人員現在發現的那樣，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鍵作用。這是因為數十億微藻生活在那裡，透過光合作用吸收二氧化碳並將其轉化為生物量。

當這些藻類死亡時，它們會隨著以它們為食的微小生物的排洩物，以“海洋雪”的形式滴入更深的區域。大約百分之一的二氧化碳埋在海底數千年。

平靜的細雪

由於這種持續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，而細菌則透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環境工程研究所的烏里亞·阿爾科洛姆布里（Uria Alcolombri）說：“但我們現在已經證明，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》雜誌上發表的一項研究的第一作者。在他們的調查中，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整到微流控室中，然後將人工海水泵入其中。Alcolombri說：“在我們的實驗中，海洋雪並沒有穿過海洋，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基因綠色植物-發光細菌。當水流經腔室時，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物，讓細菌的酶直接作用於顆粒，而不必花時間分解已經分解的分子。

根據這些觀察結果，Alcolombri和他的同事們設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，由於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果一致。

微小的事物，巨大的影響

該團隊的研究並非旨在提高生物碳泵的效能：“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。”Alcolombri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，即使是環境中最微小的事物也會影響全域性。