海洋中的“海雪”暗藏气候秘密：输送至深海的碳可能增加六倍以上

这项由美国加州大学圣迭戈分校斯克里普斯海洋研究所与英国林肯大学研究人员开展的研究，于2026年10月8日发表在《科学》杂志上。研究发现，黏性较强的海雪颗粒不容易被细菌分解，因此能够将更多碳输送到海洋深处。与黏性较低的颗粒相比，这类颗粒输送到深海的碳量可能超过六倍。

海雪是海洋碳循环的重要组成部分。在阳光能够穿透的海洋表层，浮游生物通过光合作用吸收二氧化碳，将其转化为有机物。当这些生物死亡，或者有机碎屑与其他物质结合形成颗粒后，便会逐渐下沉，将碳从海洋表层带往深处。

部分碳能够在深海中停留数百年甚至数千年，从而暂时与大气隔离。海洋因此成为地球重要的天然碳汇。不过，海雪在下沉过程中并不会全部抵达深海。大量颗粒会被细菌分解，或者在浅层海水中重新进入生物循环，只有一部分能够抵达足够深的水域并在那里长期保存。

研究人员估计，每年有超过100亿吨碳通过海雪离开海洋表层，但最终抵达能够长期储存碳的深度的，只有约20亿吨。究竟是什么决定了海雪能够携带多少碳穿越海洋水层，一直是海洋碳循环研究中的重要问题。

此次研究将注意力集中在海雪的物理结构上，特别是其黏性。研究发现，海雪颗粒并不是内部性质均匀的简单团块，而是具有复杂的微观结构。颗粒外部的一些区域相对柔软、黏性较低，细菌比较容易附着并开始分解；内部较为黏稠、阻力更大的部分，则会形成一道物理屏障，使细菌难以迅速深入。

研究人员形象地将这一过程比作蠕虫啃食苹果：苹果较软的果肉容易穿透，而较坚硬的部分则更难处理。细菌可以先利用海雪中容易分解的区域，但要进入黏性更强的内部，就必须逐步破坏其结构。正是这一差异，使不同海雪颗粒在下沉过程中呈现出截然不同的碳保存能力。

为了揭示细菌与海雪内部结构之间的关系，研究团队开发了新的显微成像方法。研究人员经过多年尝试，最终在2025年建立起可行的技术方案，将三维共聚焦显微镜与特殊荧光分子结合起来，从而描绘海雪内部复杂的物理结构，并追踪单个活细菌在其中的活动轨迹。

此前，科学家虽然能够观察海雪颗粒及其表面的微生物，却很难直接了解单个细菌如何在黏液般的微观环境中移动、附着并分解有机物。新技术让研究人员能够更清楚地观察细菌所面对的物理障碍，也为理解海洋微生物如何处理有机物提供了新的研究工具。

实验结果显示，黏性较强的海雪需要更长时间才能被细菌分解和破碎。研究团队进一步通过计算机模拟发现，这类颗粒在彻底解体之前可能下沉到更深的水域。因此，颗粒的黏性不仅影响细菌能够多快利用其中的有机物，也会影响有多少碳能够逃过浅层海水中的分解过程，最终进入深海。

这一发现可能对气候预测产生重要影响。现有海洋碳循环模型需要估算海洋能够吸收多少碳，以及这些碳能够在海洋中停留多久。如果模型未能充分考虑海雪的黏性和微观结构差异，就可能无法准确预测有机碳在下沉过程中被分解的比例，从而影响对海洋碳汇能力的评估。

不过，研究结果并不意味着海洋储碳量会立即增加，也不能简单推断全球变暖将因此减缓。海洋碳循环受到浮游生物生产力、温度、微生物活动、海水流动以及颗粒组成等多种因素共同影响。海雪黏性所发挥的作用，还需要结合真实海洋环境中的观测进一步量化。

研究人员表示，这种成像技术的应用范围也可能超出海洋。珊瑚礁、海藻森林、植物根系以及人类和其他动物的消化道中，同样存在由黏液构成的复杂微观环境。黏液并非简单均匀的胶状物质，其内部可能包含凸起、刘海和不同黏稠程度的区域，而这些结构会影响细菌的附着、移动和生存。

通过直接观察细菌与黏液结构之间的相互作用，科学家未来或许能够更深入地研究珊瑚礁恢复、植物与微生物关系，以及人体内微生物活动等问题。

研究人员认为，海洋中看似不起眼的黏性颗粒，实际上可能参与调节全球碳循环的重要环节。随着科学家逐步揭示海雪的微观结构及其与细菌之间的关系，这种持续从海洋表层沉向深海的“降雪”，有望帮助研究人员更准确地理解海洋储碳机制，以及海洋在全球气候系统中发挥的作用。