深海固碳作用：揭開隱藏的參與者
「我們對深海食物網如何運作的基本層面還不了解，我認為這是弄清楚深海食物網最底層如何運作。」 – Alyson Santoro, 加州大學聖塔芭芭拉分校
深海固碳作用的傳統觀點：長期以來，科學家認為深海固碳作用主要由氨氧化古菌主導，但實際測量數據與理論模型存在落差，暗示有其他作用機制未被發現。
海洋是地球上最大的碳匯，吸收了人類活動產生的大量二氧化碳。長期以來，科學家們致力於理解碳從大氣進入深海並長期儲存的複雜過程。過去的研究主要集中在氨氧化古菌在深海固碳作用中的角色，然而，實際測量到的固碳速率與氨氧化古菌所能提供的能量之間存在著顯著的差異。這種能量收支不平衡的現象，讓研究人員困惑了十多年，亟需尋找新的解釋。
為了驗證氨氧化古菌在深海固碳作用中的貢獻，研究人員設計了一個巧妙的實驗。他們使用苯乙炔（phenylacetylene）這種化學物質，選擇性地抑制氨氧化古菌的活性。如果氨氧化古菌是深海固碳作用的主要驅動者，那麼抑制它們的活性應該會導致固碳速率顯著下降。然而，實驗結果顯示，固碳速率的下降幅度遠低於預期，這表明還有其他微生物在深海固碳作用中扮演著更重要的角色。
實驗結果指向了異營微生物在深海固碳作用中可能扮演著比先前認為的更重要的角色。異營微生物以分解中的有機碳為食，例如死亡的微生物和其他海洋生物的殘骸。研究發現，這些異營微生物不僅消耗有機碳，還會吸收無機二氧化碳，這意味著它們也在進行固碳作用，而且貢獻量可能相當可觀。這一發現挑戰了過去以自營型古菌為主導深海固碳作用的傳統觀點。
「我們認為，這意味著異營生物——以分解微生物和其他海洋生物的有機碳為食的微生物——除了通常消耗的有機碳之外，還吸收了大量的無機碳，這意味著它們也負責固定一些二氧化碳。」 – Alyson Santoro, 加州大學聖塔芭芭拉分校
重塑深海食物網：一個新的視角
異營微生物的固碳作用的發現，迫使我們重新評估深海食物網的結構和功能。過去，我們主要認為深海食物網是建立在沉降的有機顆粒物基礎上，這些顆粒物主要來自於表層海域的光合作用。然而，如果異營微生物也能夠固定大量的無機碳，那麼它們就可能在深海食物網中扮演著更重要的角色，成為連接無機碳和有機碳的重要橋樑。更深入地了解這些微生物群落的角色和相互作用，對於理解深海的碳循環和生態系統的維持至關重要。
未來的研究將聚焦於碳循環和氮循環之間複雜的相互作用，以及它們與其他元素循環（如鐵和銅循環）的關聯。科學家們也希望確定這些微生物固定的碳是如何被深海食物網的其他生物所利用的，以及這些微生物釋放出的有機化合物是什麼。這些研究將有助於我們更全面地了解深海碳循環的機制，並評估其在全球氣候變化中的作用。
海洋的角色：地球的碳匯
海洋是地球上最大的碳匯，吸收了人類產生的約三分之一的二氧化碳排放量。這項重要的功能有助於調節全球氣溫。然而，海洋吸收二氧化碳的能力並非無限的，而且深海碳循環的複雜性也使得我們難以準確預測海洋在未來氣候變化中的作用。因此，深入了解深海碳循環的各個環節，對於準確評估海洋的碳匯能力和預測未來的氣候變化至關重要。
過去，我們主要關注的是表層海洋中浮游植物的光合作用固碳作用。然而，這項研究強調了深海中非光合作用固碳作用的重要性。這意味著深海並非只是碳的儲存庫，而是一個動態且活躍的碳循環中心。表層海洋的光合作用固碳作用和深海的微生物固碳作用共同構成了海洋碳循環的完整圖景。
總之，對深海固碳作用的新理解對於我們模擬和預測海洋在減緩氣候變化中的作用具有重大意義。透過識別新的參與者並重新評估深海食物網的動態，這項研究提供了更完整和準確的海洋碳循環圖景。毫無疑問，對微生物相互作用和元素循環的複雜性的進一步研究將揭示我們海洋深處隱藏的更多秘密。
參考資源
讀者可以搜尋 “UC Santa Barbara deep sea carbon fixation” 找到加州大學聖塔芭芭拉分校相關的研究報導。
University of California – Santa Barbara. (2025, December 10). The deep ocean is
fixing carbon in ways no one expected. ScienceDaily. Retrieved December 10, 2025
from www.sciencedaily.com/releases/2025/12/251210092024.htm\n—\n Story Source:
Materials provided by University of California – Santa Barbara. Note: Content may be edited for style and length.
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