科学家们发现了深海中意想不到的食物来源，这可能改变研究人员对海洋生态系统和地球碳循环的理解。来自南丹麦大学（SDU）的新研究表明，深海微生物并不是生活在如此缺乏营养的环境中。这项研究发现，称为海洋雪的小颗粒在降入深海的过程中释放出溶解的碳和氮。这些泄漏的营养物质成为周围海水中微生物的即时食物来源。深海压力释放隐藏的营养物质海洋雪由小块死藻类、微生物和其他有机物质组成，漂浮在海洋中。根据研究，一旦这些颗粒达到约2到6公里的深度，巨大的静水压力便开始强力挤压出其中的溶解有机物。“压力几乎就像一个巨型榨汁机，”研究的第一作者、来自Nordcee和丹麦深海研究中心的生物学家兼副教授Peter Stief说，“它挤压出颗粒中的溶解有机化合物，微生物可以立即使用它们。”这些研究结果发表于《科学进展》的论文“静水压力诱导‘海洋雪’颗粒中溶解有机物的强泄漏”。研究人员估计，沉降的海洋雪在降入深海的过程中可能会损失多达50%的原始碳和58%至63%的原始氮。这一发现可能重塑对碳循环的理解这些结果对地球的碳循环也有重要影响。科学家们长期以来一直假设，海洋雪携带的许多碳最终会被埋入深海沉积物中。然而，如果大量碳在颗粒到达海底之前泄漏出来，那么在沉积物中永久储存的碳可能会比先前认为的要少。相反，许多溶解的碳仍然悬浮在深海水中，可能在数百年或甚至数千年内保持悬浮状态，然后逐渐返回到表层海洋，最终进入大气。相较之下，最终沉积在海底沉积物中的碳可以被锁定数百万年，随着时间的推移不断积累。今天提取的大部分石油和天然气都是通过这个长期埋藏过程形成的。“这个过程影响着海洋能够储存多少碳以及能储存多长时间，”Peter Stief说，“这与理解气候过程以及改善未来模型的相关性密切。”在极端压力下模拟海洋雪为了探究这一过程，研究人员在实验室中使用硅藻重现了海洋雪，这是一种在下降过程中自然聚集的小型藻类。团队将这些人造颗粒放置在特别设计的旋转压力罐中，保持海洋雪悬浮，而不是让其沉淀。这一设置使研究人员能够测量在与深海相似的条件下，多少碳和氮泄漏出去。实验结果表明，下降过程中多达一半的颗粒碳含量泄漏出去。大部分释放的物质由深海自由生活的微生物可以 readily consume 的蛋白质和碳水化合物构成。微生物几乎立即反应泄露的营养物质迅速促进微生物的生长。在短短两天内，细菌的丰度增加了30倍，而呼吸率急剧上升。这些结果表明，从海洋雪中释放的溶解有机物为生活在深处的微生物提供了快速而宝贵的能量来源。研究人员还观察到多种硅藻物种之间相同的泄漏模式，这表明这一机制可能在全球海洋中广泛存在。下一步：北冰洋研究的下一个阶段将从实验室转向开放海洋。团队计划在未来前往北极的德国研究船Polarstern上的考察中，搜索这一过程在表层和深水中的分子指纹。在自然界中检测到这些信号将有助于确认实验室中观察到的压力驱动泄漏是否在深海中发生。该研究“静水压力诱导‘海洋雪’颗粒中溶解有机物的强泄漏”由Peter Stief、Jutta Niggemann、Margot Bligh、Hagen Buck-Wiese、Urban Wünsch、Michael Steinke、Jan-Hendrik Hehemann和Ronnie N. Glud共同署名。该研究得到了丹麦国家研究基金会、欧盟的地平线2020研究与创新计划和丹麦独立研究基金的支持。