南加州大学 信用:CC0公共领域 南加州大学的一项新研究从一个新的角度看待海洋微生物，这对全球变暖有重要影响
这项研究发表在周二的《美国国家科学院院刊》上，提供了一种通用的计算方法来测量碳基物质在海洋中的积累和循环
虽然相互竞争的理论经常被争论，但新的计算框架调和了这些差异，并解释了海洋是如何调节有机碳的
令人惊讶的是，大部分与碳有关的活动不是发生在天空，而是发生在脚下和海底
地球上的植物、海洋和泥土储存的碳比大气多五倍
它在树木和土壤、藻类和沉积物、微生物和海水中积累
“海洋是一个巨大的碳库，有可能减缓或加剧全球变暖，”该研究的资深作者、南加州大学多恩西费文学、艺术和科学学院生物科学系助理教授内奥米·莱文说
“碳循环对于理解全球气候至关重要，因为它决定温度，而温度又决定气候和天气模式
通过预测碳循环和储存是如何工作的，我们可以更好地理解未来气候将如何变化
" 有机物质——环境中腐烂的植物和动物物质，类似于园丁添加到土壤中的物质——的积累过程对地球的碳循环至关重要
然而，科学家没有好的工具来预测有机物何时以及如何堆积
这是一个问题，因为有机碳的更好协调可以为预测全球变暖和支持公共政策的计算机模型提供信息
南加州大学的新框架可以测量海洋中有机碳的增加 近年来，科学家们提出了三种相互竞争的理论来解释有机物是如何积累的，每种理论都有其局限性
例如，有一种观点认为某些有机物本质上是持久性的，类似于橘子皮
有时碳被稀释得太多，微生物无法找到并吃掉它，就好像他们试图在一个装满白色软糖的罐子里找到一颗黄色软糖
有时，由于环境条件的原因，合适的微生物没有在合适的时间出现在合适的地方来拦截有机物
虽然每种理论都解释了一些观察结果，但南加州大学的研究表明，这一新框架可以提供更全面的图景，并解释对海洋中有机物积累至关重要的生态动力学
该解决方案具有广泛的实用性
例如，它可以帮助解释海洋中任何条件下的数据
当链接到一个完整的生态系统模型时，该框架考虑了不同类型的微生物、水温、营养物质、繁殖率、阳光和热量、海洋深度等等
通过其代表全球不同环境条件的能力，该模型可以预测有机碳将如何在各种复杂情况下积累——在海洋变暖和地球快速变化的时代，这是一个强有力的工具
“预测有机碳积累的原因是一个尚未解决的挑战，”艾米丽·扎肯姆说，她是该项研究的合著者，也是南加州大学多恩西夫分校的博士后学者
“我们表明，碳的积累可以用这个计算框架来预测
" 评估地球海洋的过去和未来 该工具还可以潜在地用于模拟过去的海洋条件，作为地球变暖(主要是由于人为温室气体排放)时可能储存的预测因子
具体来说，该模型能够观察海洋微生物如何改变世界碳平衡
该工具可以显示微生物如何在一年中以及千年时间尺度上处理水体中的有机物
利用这一特性，该模型证实了——正如之前所预测的那样——随着海洋变暖，微生物将消耗更多的有机物，并将其重新转化为二氧化碳，这最终将增加大气中的碳浓度，加剧变暖
此外，该研究称，一旦达到阈值，这种现象就会以非线性方式迅速发生——这是对地球遥远过去发生的一些极端恶劣气候的一种可能解释
“这表明气候变化，如变暖，可能会导致有机碳储存的巨大变化，我们现在可以对这种情况何时发生提出假设，”莱文说
最后，研究论文称，新工具也可以模拟碳在陆地环境中如何穿过土壤和沉积物，尽管这些应用不在研究范围之内
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