《Nature》文章：海洋生物泵中碳通量衰减的解码驱动因素

本研究发表于《自然》杂志，题为“海洋生物泵中碳通量衰减的解码驱动因素”，旨在深入理解海洋生物泵中碳通量减弱的机制。海洋生物泵通过将碳输送至深海，实现长期碳封存，并为深海生态系统提供能量。该研究的核心在于揭示微生物在碳通量减弱中的作用，并与传统的“马丁曲线”（Martin curve）参数化方法进行比较。

研究背景：

海洋生物泵是全球碳循环的关键组成部分，通过将表层生物产生的有机碳输送到深海，影响大气中的二氧化碳浓度。碳通量的减弱主要发生在有光合作用的上层海洋（尤光层）到中层海洋（间光层）的过程中。这一过程涉及多种生物和非生物因素，包括浮游动物和微生物的降解作用。传统上，碳通量减弱的模式通过“马丁曲线”来参数化，但这一方法未能充分解释微生物和浮游动物在碳通量减弱中的具体作用。

研究内容：

研究团队通过C-RESPIRE（一种双粒子拦截器和孵化器）在不同中层海洋深度进行的实验，测量了微生物介导的颗粒有机碳（POC）通量减弱。研究发现，在六个不同的海洋区域中，微生物降解作用在POC通量减弱中的贡献为7-29%，表明浮游动物在碳通量减弱中扮演了更重要的角色。此外，微生物再矿化作用在不同地点和深度之间变化显著，与高POC通量区域的低温梯度强相关。

研究方法：

研究使用了C-RESPIRE设备，这是一种新型的海洋采样工具，能够非侵入性地拦截沉降颗粒，并在原位压力和温度下孵化它们。C-RESPIRE通过测量氧气消耗率来估算微生物介导的POC通量减弱。研究团队在六个不同的海洋区域部署了C-RESPIRE，包括高生产力区域和低生产力区域，覆盖了从高纬度到低纬度的不同海洋环境。通过对C-RESPIRE收集的颗粒进行实验室分析，研究团队能够估算出POC通量、微生物再矿化率以及碳特异性再矿化率（Cremin）。

研究结论：

研究结果表明，微生物在POC通量减弱中的作用小于先前预期，而浮游动物的影响更为显著。微生物再矿化作用对POC通量减弱的贡献在不同海洋区域之间差异显著，且与温度梯度有关。在低纬度地区，温度梯度大的区域微生物再矿化作用更强，而在中高纬度地区，温度对微生物再矿化作用的影响较小，其他因素（如颗粒生物化学、破碎和微生物生态生理学）可能共同作用于POC通量减弱。这些发现揭示了海洋生物泵在不同海洋区域的多样性，并强调了在生物地球化学模型中需要更复杂地表示POC通量减弱，以区分浮游动物和附着微生物的作用。研究还指出，微生物模型和实验方法需要进一步发展，以更好地理解和预测海洋生物泵在全球变化中的响应。

来源：Nature