深海下的重要能量来源：如何唤醒“睡觉”的碳图书馆？

今年夏天，世界上许多地区都经历了高创纪录的温度和热浪，全球变暖的现实变得越来越清晰。我们知道，大气中二氧化碳等温室气体的积累是持续变暖地球的关键原因。许多人还知道，植物在大气中不断吸收二氧化碳，通过光合作用将二氧化碳变成有机物。科学家生动地称呼他们可以吸收大量二氧化碳的地方。对地球碳存储的研究是打击气候变化的关键。植物丰富的森林是最容易考虑碳池的森林之一。但是除了森林外，海洋实际上是最大的碳罐。吸收二氧化碳后，海洋中大量的浮游植物都以多种形式。一些人进入浮游植物和海洋生物，并在食品网络中流通。有些人以溶解有机碳的形式溶于水中。一个当生物死亡时，它沉没了，当它埋在海底时，有些沉没了。实际上，在我们的脚下深处，远离阳光和空气，深层沉积物是地球上最大的“安全”碳。因为数百万年后，数十亿年后，逐渐融入了岩石：自然界中发现的一些黑岩石是由这种海洋床沉积物形成的。这些在自然界中的黑岩石通常是通过将富含有机有机的沉积物整合到海底中而形成的。碳被困在岩石中，很难在气体中分解（照片来源：Wikipedia）。很长一段时间以来，有机物被认为是复合的，并且在分解后很难在生物学上获得。埋葬后，您可以“睡觉”。但是，新的研究表明，这种安全性并不像我们想象的那样安全。完全无色的深色背景一直被认为是禁止的生活区。生命的存在更加不可能距海底几百米。但是，科学家在近几十年来发现了令人惊讶的钻探和观察事实。就像地球上“暗物质”隐藏世界的世界一样，深水沉积物也有巨大的微生物群落。这些微生物与我们都知道的海洋生物完全不同。它们生活在沉积物中，深度为数百或几米，没有阳光，氧气很少，但增加了执行温度的深度度量，温度可以达到100摄氏度以上。索纳斯人称其为地球的“第二个生物圈”。生物的总数甚至与表面所有原核生物的总和相​​同。它是在极端环境（例如高温和黑暗）中适应和生存的奇迹。但是，深层生物圈始终是一个谜。科学家知道，这些微生物中的大多数都是异养的，他们必须相信有机疾C碳维持生命。但是，问题在于，很难分解沉积物中的大多数有机碳。那么，这些微生物基于能量到底是什么？在找到答案的过程中，科学家将注意力转移到温度因素上。随着沉积物继续被新的沉积物覆盖，它们的温度逐渐更深，更高。这可能是一个加热过程，让我们制作有机碳有机，最初难以使用，成为微生物可以再次使用的能量。为了检验这一假设，我们的团队（中国南部科学院的植物园）于2025年8月20日发表在科学进展中，发现深海沉积物中的碳循环机制从根本上逆转了，温度不断增长。我们的团队在日本南中国海的山谷中选择了780万年前的沉积物样品。研究人员模拟了Tempe在实验室的沉积物葬礼期间可能经历的环境。 20摄氏度：作为自然状态的控制。 35摄氏度：中等温度环境。 55摄氏度：高温环境。 85摄氏度：极高的温度环境。先进的分析方法，包括3D荧光光谱 – α分辨率质谱法用于追踪沉积物中溶解有机碳（DOC）的分子量和组成，并检测小分子变化，例如乙酸和氢。通过这个实验设计，我们的团队希望回答重要的问题。由于温度的升高，会在沉积物中重新激活碳，成为能源的来源，使深层微生物存活吗？实验结果表明，温度起着重要作用。当温度超过35摄氏度时，最初存储的有机碳被重复目前，这对于溶解和使用生物植物来说方便。当温度达到55摄氏度时，还投资了微生物碳泵，这会导致难以降解的有机碳，最初是由微生物固定并掩埋的，以反应。我会做。此外，当温度超过摄氏85摄氏度时，有机碳（难以分解）在非生物过程的领导下“重新分解”分解，将乙酸和氢等小分子产物分解为小型分子。换句话说，这些微生物不再取决于传统的复杂共生关系，并使用这些非生物学过程产生的简单分子来维持独立的生存。这种“碳投资”机制揭示了深层生物圈的能源，并展示了曾经被认为是“不可能存在”的炎热世界，最终Ly通过地球化学过程的结合来支持一个深厚，持久和神秘的生态系统。我们的团队还估计，使用该碳部分激活所产生的碳的使用百分比可能超过有机碳总的0.25％（包括非生物释放，生物代谢和代谢矿化过程的总和）。这一比例似乎很小，但是由于地下沉积物中有机碳的总量为150,000,000 GT（与总世界中的海水总量相比仅为39,000 GT），因此将有机碳转换为加热过程的量仍然很大。这项研究的主要发现之一是在加热下的深碳沉积物非生物学和生物学联系的降解模型的示意图之一（照片的照片：中国的植物园，中国植物园，中国南部植物园）。过去，科学家感到困惑d。就像在层中的有机碳几乎很难降解一样，这些微生物在沉积物中生活了数百万年？现在，我们逐渐知道，随着沉积物的逐渐升高，困难的有机碳逐渐分解，释放出释放的简单分子，例如乙酸和氢，成为微生物的能量来源。换句话说，微生物寿命的活性不是起源于薄空气，而是与基于沉积物温度的碳转化密切相关。同时，这一发现也改变了我们对全球碳循环的理解。长期以来，水下沉积物一直被认为是稳定的“碳保险”，似乎可以牢固地封闭碳。但是，在这项研究中，如果温度超过一定的阈值，则保险箱不是绝对的，并且一些原始的Sonel煤已经重新启动，并且已经证明它在Bioavailabili中ty链。温度激活的这种“碳投资”可能会影响长期存储和全球范围内的深碳释放。制作者：流行科学中国作者：Gang Shuchai Wang Faming（中国科学院的植物园）
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