6月18日出版的Science杂志用两页的篇幅报道了厦门大学长江学者、特聘教授焦念志教授研究组及其领导的国际海洋科学委员会134工作组有关海洋“微型生物碳泵”的研究成果。
对于海洋微生物而言，溶解有机碳（DOC）是其生命的支撑。然而，大部分DOC就像谷糠一样难以下咽而残留在水中。科学家们正在揭示为什么海洋食物链中有些有机质被转化为不易被释放为CO2的形式。“我们早就知道海洋中存在着这种‘难以降解’的有机碳，但是直到最近才意识到它在全球碳循环中的作用。”捷克Trebon微生物研究所的微生物学家MichalKoblizek介绍说。
新的发现揭示，海洋中有一个看不见的过程使巨量的碳悬浮在海面以下的水体中。“这个碳库非常之大，与大气CO2的总量相当”，厦门大学的微型生物生态学家焦念志介绍说。焦念志等科学家正在探索这个碳库储存CO2的诱人前景。确定这个巨大储库是否有地球工程学响应为时尚早，佛罗里达州迈阿密大学的海洋生物地球化学家DennisHansell说，“但我期待有一天茅塞顿开，到那时我们将惊呼‘原来如此！’”。
数次海洋调查的研究数据业已展现出焦念志提出的“微型生物碳泵”（MicrobialCarbonPump，MCP）的基本轮廓：即微型生物驱动了从生物可利用的活性有机碳到“难以消化的”即惰性DOC的转化。今年夏天，欧洲海洋酸化计划正在北极海区开展一系列探索性实验，其中包括“微型生物碳泵”。十月，焦念志课题组将向另一极进发，前往赤道附近的最热海域——印度-太平洋暖池——进行“微型生物碳泵”及其储碳机制的研究。“微型生物碳泵”将是7月份召开的戈登海洋微生物研讨会的重头戏，Nature子刊微生物学综述将发表文章介绍“微型生物碳泵”概念。法国Villefranche海洋学实验室的微生物海洋学家MarkusWeinbauer指出，这个概念“将大大改变我们对（海洋）储碳的认识。”
海洋表面就像一个大如星球的肺，吸入和呼出CO2。就全球平均而言，海洋从大气中吸收的CO2比释放的多2%。一部分CO2溶解在水中形成了碳酸。随着大气CO2含量升高，海洋PH值下降，科学家们将这种现象称为酸化，海洋酸化可通过降低碳骨架的生长而危害到珊瑚及其它生物。CO2进入海洋另一途径是食物网：浮游植物通过光合作用将CO2固定形成有机碳，数量高达每年600亿吨碳，相当于陆地上固碳总量。“海洋不能长期捕获这些碳”Koblizek说，大部分新形成的生物质在几天内就被消耗，并以CO2的形式返还到大气中。但是，有一部分碳随着死亡生物体的残骸沉到海底，这种生物泵每年在海底沉淀了大约3亿吨碳。
而更多的碳是以DOC溶解在水体中。海洋以DOC的形式保有大约7千亿吨碳——比陆地上所有的生物量还多（6千亿吨碳），几乎与大气中碳总量相等（7.5千亿吨碳）。大约95%的有机碳是以惰性DOC形式存在。“这种惰性DOC是海洋中有机物质的最大储库”，加利福尼Scripps海洋研究所的微生物学家FarooqAzam说。在2009年12月出版的Oceanography中，Hansell和加州大学SantaBarbara分校的CraigCarlson领导的团队绘制了第一张DOC全球分布图。14C研究表明惰性化合物在海洋中保存的时间超过了6000年，这是大洋环流周期的好几倍。
惰性DOC是全球碳循环中的关键环节这一认识使探求惰性DOC成分与来源成为研究热点。研究人员现在已经知道，惰性DOC由上千种混合物组成，诸如复杂的多糖及腐殖酸等。西班牙维哥海洋研究所的XoséAntónálvarezSalgado领导的团队追踪到某些形式的生物活性碳转变到惰性碳的过程，他们是通过观察光学性质改变的方法，即腐殖性物质吸收紫外光再重新发射出具有特定波长的蓝色荧光。
大部分惰性DOC的来源还是个未知数。海洋表面的光降解可产生一些惰性DOC，石油的泄露对这个碳库也有贡献。“墨西哥湾的石油泄露是石油入海的一个极端例子”来自德国奥尔登堡大学的微生物海洋学者Meinhard Simon说。其它混合物可能在海底泉口或森林大火中形成并进入海洋。然而对于大部分的惰性DOC来源，Azam指出，“我们缺乏对它形成机制或数量及成分变化的了解。”
Azam及其他同行将这种关键性认识归功于焦念志：即，认识到微型生物在把可利用碳转变成相对惰性化合物的过程中扮演着主导性角色。一部分惰性DOC滞留在海洋上层，而另一部分可随生物泵进入深海。“微型生物碳泵可能像一个传送带在海洋深层运输并储存碳”台湾中山大学海洋碳化学家陈镇东说。“微型生物碳泵”在深海中也起作用，在深海中适应了高压环境的细菌可能具有“特殊的能力”转化惰性DOC，法国马赛海洋学中心的微生物学家ChristianTamburini说。
