海洋雪越粘稠,其输送碳的效果就越好
要点
- 海洋雪是由碎屑组成的不断落入深海的微小团块,对地球碳循环至关重要。
- 最新研究表明,海洋雪越粘稠,其输送和封存碳的效果就越好。
- 更粘稠的聚集体会形成更大、下沉速度更快的颗粒,从而避开中层水域微生物的消耗。
- 了解这些机制有助于科学家建立更准确的气候模型,以预测未来的海洋碳封存情况。
在深海中,雪从未停止。海洋中降落的这种被称为“海洋雪”的雪,与陆地上片状的几何奇观截然不同。海洋雪是指有机和无机碎屑的小团块——比如粘液、粪便、淤泥、死浮游生物和其他微观残骸——它们从阳光充足的浅海持续不断地降落到深海的无尽黑暗中。这种源源不断的降雨不仅是一种生物奇观;它是地球生物地球化学循环的基本引擎,通过将碳从表层水域输送到可以隔离数个世纪的海底,来帮助调节全球气候。
长期以来,了解海洋雪以多高的效率执行这项任务一直是海洋学家和气候科学家的挑战。从表面到深海平原的旅程漫长且充满危险。在到达底部之前,穿过水体下落的大部分有机物质都被海洋生物拦截、消耗和呼吸掉了。因此,只有一小部分由表层浮游植物捕获的碳真正到达了深海汇。因此,科学家们一直试图了解哪些物理和化学特性决定了特定的一片海洋雪是否能成功完成这段旅程。
一项新的研究通过关注聚集体的粘性和整体稠度,阐明了这一关键机制。研究人员发现,海洋雪越粘稠,其输送碳的效果就越好。当有机碎屑具有更高的粘度和内聚力时,它在水体中的表现就会有所不同。粘稠的聚集体不仅不会轻易破裂或作为沉降缓慢的微粒悬浮,反而倾向于与其他颗粒碰撞,粘合在一起形成更大、下沉速度更快的有机物质包裹体。
这种快速下沉是高效碳封存的关键。由于颗粒下沉速度更快,它们在中层水域暴露于饥饿微生物和食碎屑动物的时间就更少。更多的碳成功绕过了上层海洋的生物循环回路,安全输送到深海。由微生物产生的粘液和细胞外聚合物的成分在决定这种粘度方面发挥了巨大作用,将微观生物过程与大规模全球气候调节联系起来。
这些发现的意义远远超出了理论海洋学的范畴。随着全球气温上升和人为温室气体排放导致海洋化学发生变化,负责产生海洋雪及其组成粘液的脆弱生物群落也可能发生变化。了解海洋雪粘度与碳输出效率之间的确切关系,将使科学家能够建立更准确的气候模型。这些模型对于预测海洋生物泵在不断变化的世界中将如何运作,以及它是否会继续减轻人类引起的气候变化的影响至关重要。
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