為了更好地了解海洋如何儲存碳，加州大學聖巴巴拉分校的研究人員和合作者發現了一些結果，這些結果挑戰了長期以來關於二氧化碳如何“固定”在黑暗的深海中的想法。由 UCSB 微生物海洋學家 Alyson Santoro 領導的研究小組報告稱 自然地質學 他們的工作有助於縮小氮可用性估計與深水中溶解無機碳（DIC）固定測量之間長期存在的差距。
“我們正在努力改善的是海洋中碳含量的固定，”桑托羅說。 “這些數字很好。這太棒了。”
該項目得到了國家科學基金會的支持。
海洋是地球的碳匯。
誰編輯的？海洋是世界上最大的碳庫。它吸收人體二氧化碳的大約三分之一。並幫助控制全球溫度這是因為我們嚴重依賴這種自然存儲能力。因此，科學家們渴望解開控制碳如何進入、移動和儲存在海洋中的複雜過程。
“我們想知道碳是如何移動的。海洋有多深？因為海洋影響天氣。碳必須從大氣傳播到深海，”桑托羅說。
大部分無機碳的固定是由表面的微生物（浮游植物）進行的，它們是單細胞光合生物。會吸收無機二氧化碳。 （包括溶解在水中的二氧化碳）作為自養生物它們以類似於陸地植物的方式生產自己的食物。它利用二氧化碳和水產生有機物（糖）並釋放氧氣。
關於深海微生物的舊假設
科學家普遍認為，由於光合浮游植物的存在，大多數 DIC 固定發生在陽光普照的表層，但大量非光合 DIC 固定也發生在海洋更深、較暗的區域。在這些沒有陽光的水域中，這一過程被認為是由自養古細菌主導的。它將氨（含氮化合物）氧化成能量而不是利用陽光。
然而，當研究人員通過對水柱取樣檢查這些固碳微生物的氮能量預算時，他們很快意識到數學不起作用。
桑托羅說：“人們乘船測量碳固定時測量的數據與他們所理解的微生物能源之間存在差異。” “我們基本上無力對付固定碳的生物體。”她解釋說，微生物需要能量來固定碳。但深海氮似乎沒有足夠的能量來支持整個水體的高碳固定率。
關於碳循環的一個謎團已經存在了幾十年。
近十年來，這種差異引起了桑托羅和該論文的主要作者芭芭拉·拜爾的注意。當他們試圖彌合我們對海洋碳循環的理解中的一個重大差距時，之前的研究已經檢驗了這樣一種觀點，即古細菌固碳的效率可能比科學家想像的要高得多。固定相同數量的碳需要更少的氮。然而，他們的工作表明這種解釋不起作用。
對於這項新研究，研究人員轉移焦點並提出了另一個問題：這些氨氧化劑對黑暗海洋中溶解的無機碳的整體固定有多大貢獻？為了回答這些問題，拜耳因此設計了一項有針對性的實驗。
“她設計了一種專門阻止它們在深海活動的方法，”桑托羅解釋道。通過使用特殊化學品限制這些氧化劑的活性，該團隊預計碳固定量將大幅減少。苯乙炔抑製劑被證實對其他群落過程沒有其他可測量的影響。
結果表明，儘管氨氧化劑受到抑制，但其中大部分是暗海中豐富的古細菌。但研究區的碳固定率並沒有像預期那樣下降那麼多。
深海碳固定的新嫌疑人
如果氨氧化古細菌不像以前認為的那樣對碳固定負責，那麼其他微生物就必須介入。該聯盟現在包括周圍群落中其他類型的微生物。尤其是一些細菌和古細菌。
“我們認為這意味著異養生物——以分解微生物和其他海洋生物的有機碳為食的微生物——正在吸收大量無機碳。除了它們通常消耗的有機碳外，”桑托羅說，“這意味著它們還負責固定二氧化碳。
“這非常有趣。因為即使我們知道這在理論上是可能的，但我們沒有關於這些異養生物與自養生物固定的深海碳比例的定量數據。現在我們可以做到這一點。”
重新思考深海食物網
這一新發現不僅揭示了誰在更深層次上改變碳。它還提供了新的見解。深海食物網是如何構建和生存的
桑托羅說：“深海食物網如何運作的一些基本方面我們還不了解，我認為這為深海食物網如何運作奠定了基礎。”
更深的奧秘
桑托羅和她的合作者在這一領域的進一步工作將深入研究海洋碳固定的細節，例如氮和碳循環如何與海洋中的其他元素循環（包括鐵和銅）相互作用。
“我們試圖弄清楚的另一件事是……當這些生物體將碳帶入其細胞時，那麼碳如何進入食物網的其餘部分？”她指出。 “它們可能會從細胞中洩漏出哪些可能是剩餘食物的有機化合物？”
本文的研究由 UCSB 的 Nicola L. Paul、Justine B. Albers 和 Craig A. Carlson 進行；維也納大學的 Katharina Kitzinger 和 Michael Wagner，以及伍茲霍爾海洋研究所的 Mak A. Saito。
