6月18日出版的Science雜志用兩頁的篇幅報道了廈門大學(xué)長江學(xué)者、特聘教授焦念志教授研究組及其領(lǐng)導(dǎo)的國際海洋科學(xué)委員會134工作組有關(guān)海洋“微型生物碳泵”的研究成果,。
對于海洋微生物而言,，溶解有機碳（DOC）是其生命的支撐。然而,，大部分DOC就像谷糠一樣難以下咽而殘留在水中,。科學(xué)家們正在揭示為什么海洋食物鏈中有些有機質(zhì)被轉(zhuǎn)化為不易被釋放為CO2的形式,。“我們早就知道海洋中存在著這種‘難以降解’的有機碳,，但是直到最近才意識到它在全球碳循環(huán)中的作用。”捷克Trebon微生物研究所的微生物學(xué)家MichalKoblizek介紹說,。
新的發(fā)現(xiàn)揭示,，海洋中有一個看不見的過程使巨量的碳懸浮在海面以下的水體中。“這個碳庫非常之大,，與大氣CO2的總量相當(dāng)”，廈門大學(xué)的微型生物生態(tài)學(xué)家焦念志介紹說,。焦念志等科學(xué)家正在探索這個碳庫儲存CO2的誘人前景,。確定這個巨大儲庫是否有地球工程學(xué)響應(yīng)為時尚早，佛羅里達州邁阿密大學(xué)的海洋生物地球化學(xué)家DennisHansell說,，“但我期待有一天茅塞頓開,，到那時我們將驚呼‘原來如此！’”,。
數(shù)次海洋調(diào)查的研究數(shù)據(jù)業(yè)已展現(xiàn)出焦念志提出的“微型生物碳泵”（MicrobialCarbonPump,，MCP）的基本輪廓：即微型生物驅(qū)動了從生物可利用的活性有機碳到“難以消化的”即惰性DOC的轉(zhuǎn)化。今年夏天,，歐洲海洋酸化計劃正在北極海區(qū)開展一系列探索性實驗,，其中包括“微型生物碳泵”。十月,，焦念志課題組將向另一極進發(fā),，前往赤道附近的最熱海域——印度-太平洋暖池——進行“微型生物碳泵”及其儲碳機制的研究。“微型生物碳泵”將是7月份召開的戈登海洋微生物研討會的重頭戲，Nature子刊微生物學(xué)綜述將發(fā)表文章介紹“微型生物碳泵”概念,。法國Villefranche海洋學(xué)實驗室的微生物海洋學(xué)家MarkusWeinbauer指出,，這個概念“將大大改變我們對（海洋）儲碳的認識。”
海洋表面就像一個大如星球的肺,，吸入和呼出CO2,。就全球平均而言，海洋從大氣中吸收的CO2比釋放的多2%,。一部分CO2溶解在水中形成了碳酸,。隨著大氣CO2含量升高，海洋PH值下降,，科學(xué)家們將這種現(xiàn)象稱為酸化,，海洋酸化可通過降低碳骨架的生長而危害到珊瑚及其它生物。CO2進入海洋另一途徑是食物網(wǎng)：浮游植物通過光合作用將CO2固定形成有機碳,，數(shù)量高達每年600億噸碳,，相當(dāng)于陸地上固碳總量。“海洋不能長期捕獲這些碳”Koblizek說,，大部分新形成的生物質(zhì)在幾天內(nèi)就被消耗,，并以CO2的形式返還到大氣中。但是,，有一部分碳隨著死亡生物體的殘骸沉到海底,，這種生物泵每年在海底沉淀了大約3億噸碳。
而更多的碳是以DOC溶解在水體中,。海洋以DOC的形式保有大約7千億噸碳——比陸地上所有的生物量還多（6千億噸碳）,，幾乎與大氣中碳總量相等（7.5千億噸碳）。大約95%的有機碳是以惰性DOC形式存在,。“這種惰性DOC是海洋中有機物質(zhì)的最大儲庫”,，加利福尼Scripps海洋研究所的微生物學(xué)家FarooqAzam說。在2009年12月出版的Oceanography中,，Hansell和加州大學(xué)SantaBarbara分校的CraigCarlson領(lǐng)導(dǎo)的團隊繪制了第一張DOC全球分布圖,。14C研究表明惰性化合物在海洋中保存的時間超過了6000年，這是大洋環(huán)流周期的好幾倍,。
惰性DOC是全球碳循環(huán)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)這一認識使探求惰性DOC成分與來源成為研究熱點,。研究人員現(xiàn)在已經(jīng)知道，惰性DOC由上千種混合物組成,，諸如復(fù)雜的多糖及腐殖酸等,。西班牙維哥海洋研究所的XoséAntónálvarezSalgado領(lǐng)導(dǎo)的團隊追蹤到某些形式的生物活性碳轉(zhuǎn)變到惰性碳的過程，他們是通過觀察光學(xué)性質(zhì)改變的方法,，即腐殖性物質(zhì)吸收紫外光再重新發(fā)射出具有特定波長的藍色熒光,。
大部分惰性DOC的來源還是個未知數(shù),。海洋表面的光降解可產(chǎn)生一些惰性DOC，石油的泄露對這個碳庫也有貢獻,。“墨西哥灣的石油泄露是石油入海的一個極端例子”來自德國奧爾登堡大學(xué)的微生物海洋學(xué)者Meinhard Simon說,。其它混合物可能在海底泉口或森林大火中形成并進入海洋。然而對于大部分的惰性DOC來源,，Azam指出,，“我們?nèi)狈λ纬蓹C制或數(shù)量及成分變化的了解。”
Azam及其他同行將這種關(guān)鍵性認識歸功于焦念志：即,，認識到微型生物在把可利用碳轉(zhuǎn)變成相對惰性化合物的過程中扮演著主導(dǎo)性角色,。一部分惰性DOC滯留在海洋上層，而另一部分可隨生物泵進入深海,。“微型生物碳泵可能像一個傳送帶在海洋深層運輸并儲存碳”臺灣中山大學(xué)海洋碳化學(xué)家陳鎮(zhèn)東說,。“微型生物碳泵”在深海中也起作用，在深海中適應(yīng)了高壓環(huán)境的細菌可能具有“特殊的能力”轉(zhuǎn)化惰性DOC,，法國馬賽海洋學(xué)中心的微生物學(xué)家ChristianTamburini說,。
