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　　科学家在海洋碳循环之谜中找到了缺失的关键一环：一群意想不到的微生物，正在完全无光的深海区域从大气中吸收碳元素。这项发现可能重塑人类对地球最大碳汇的认知，并揭示出深海运作机制背后真正的“掌控者”。

　　尽管浮游植物等海洋表层微生物以高效的固碳作用闻名，但一项最新研究揭示，此前被忽视的深海微生物同样发挥着举足轻重的作用。由美国加州大学圣巴巴拉分校与奥地利维也纳大学科学家主导的研究表明，在海洋的黑暗层中，不仅是自养微生物，连异养微生物也在积极固化溶解性无机碳。

　　这一发现出现的时机至关重要。当前，理解全球碳循环的紧迫性达到前所未有的高度：海洋吸收了人类活动排放的二氧化碳总量中的30%以上，并容纳了90%的过剩热量。任何关于深海处理碳元素的新见解，都将对气候科学的研究走向产生直接影响。 美国加州大学圣巴巴拉分校的微生物海洋学家艾莉森·桑托罗解释道：“此前我们始终无法为碳固定生物的能量收支建立平衡，而现在，这种收支关系正逐渐趋于平衡。”

　　数十年来，科学界普遍认为自养古菌——特别是氧化氨的种类——是海洋中层和无光区碳固化的主要驱动力。这些微生物不依赖阳光，而是利用化学能，依靠氨等氮化合物将无机碳转化为有机物质。然而，当研究人员对比实际可用的氮能与观测到的碳固化速率时，发现两者存在明显的不匹配。

　　“当研究人员乘船测量碳固定量时，其观测结果与微生物已知的能量来源存在矛盾，”桑托罗指出。根据发表于英国《自然-地球科学》期刊的研究，氨氧化产生的能量远不足以支撑深海碳固定的实际规模。

　　为了验证这一理论，研究团队在水样中使用了苯乙炔化学抑制剂，用以阻断氨氧化微生物的活动。按照传统理论，若这些微生物是主要贡献者，固碳速率应出现急剧下降。但实验的实际结果却并非如此。

　　苯乙炔的应用揭示了一个令人惊讶的现象：即便阻断了氨氧化菌，碳固定速率的下降幅度仍远低于预期；在某些深度，这种下降甚至微乎其微。这意味着，必然有另一类生物分担了固碳的工作。研究人员指出，通常以消耗有机物为生的微生物异养生物，正是此前在碳固定过程中未被认知的关键参与者。

　　“此前我们无法量化深海碳固定中异养生物与自养生物的贡献比例，而现在我们做到了，”桑托罗表示。研究显示，在热带东太平洋海域，氨氧化菌仅贡献了深层暗碳固定总量的4%至25%，即使在某些中上层海域，其贡献率也仅为50%。相比之下，异养生物的产量与溶解性无机碳的固定量呈现显著正相关，表明这些生物正以一种此前被严重低估的方式直接参与碳循环。

　　奥地利维也纳大学首席研究员芭芭拉·拜尔设计了这种基于抑制剂的分析方法，使这一突破性发现成为可能。苯乙炔的使用被证明极为有效，它能在不干扰生态系统其他部分的情况下，清晰地区分出不同微生物群落的贡献。

　　加州大学圣巴巴拉分校的研究团队指出，这些发现有力挑战了长期存在的学术假设，即硝化作用（氨氧化）是深海二氧化碳固定的唯一主导力量。事实上，深海微生物的代谢活动比预期更加多样且动态。

　　来自东太平洋热带和亚热带海域的补充数据证实，尽管氨氧化菌数量庞大，但其代谢产率在真实环境样本中远低于实验室控制条件。这暗示着在真实的海洋环境中，这些微生物可能面临能量约束或效率降低的问题，导致其实际贡献受限。

　　此外，实验研究表明，仅凭氨氧化数据已无法可靠推断暗碳固定的实际速率。虽然氨、亚硝酸盐和硫氧化可能参与了这一过程，但缺失的份额正越来越多地归功于异养生物的摄取作用。论文指出，异养生物可能从无机源中获取约10%的碳，这或许能解释中上层海洋中观测到的、超过30%的碳固定率。

　　该研究清晰地揭示了深海碳循环的复杂机制，并强调必须修订现有的生物地球化学模型，以准确反映这些被低估的微生物作用。“我认为这相当于揭示了深海食物网最底层真实的运作机制，”桑托罗表示。

　　厘清哪些生物以何种方式固定碳，其意义已超越海洋学范畴，直接牵动着全球气候战略。海洋作为长期碳汇的功能，取决于科学界能否准确追踪深海碳储存与循环的机制。如果异养生物对碳固定的贡献确实如此显著，科学家们此前构建的全球碳封存模型将面临颠覆性调整。

　　尽管这种隐秘的微生物过程有助于海洋从大气中吸收碳，但这并不能保证这些碳能被永久封存。正如研究提示的那样，即便在乐观的气候情景下，南大洋在未来数十年仍可能持续释放热量与碳。然而，此类发现让科学界距离揭开海面之下的神秘现象更近了一步。在应对气候变化的进程中，每一分准确的认知都是宝贵的行动力量。

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