海洋被誉为地球最大的碳汇，其中通过光合作用固定的有机颗粒沉降形成的"生物泵"(Biological Pump, BGP)每年向深海输送50-60亿吨碳。然而这个关键碳循环过程存在一个核心谜题：为何99%的颗粒在到达深海前就被降解？传统观点聚焦于微生物降解作用，但瑞士苏黎世联邦理工学院Uria Alcolombri团队在《Nature Communications》发表的研究首次揭示，生物凝胶(biogel)对颗粒沉降速度的物理调控可能是更关键的因素。

研究团队创新性地设计了"无尽海洋柱"(endless-ocean column)微流控系统，通过实时视频追踪和流体控制技术，首次实现了单颗粒长达48小时的连续沉降观测。结合沉淀室批量实验、扫描电镜(SEM)和密度梯度分析，构建了包含流体动力学与浮力效应的数学模型。关键技术包括：1) 垂直方形玻璃管(0.5×0.5×20cm)与压力控制泵联用的颗粒悬浮系统；2) 双摄像头实时追踪与自动流量调节算法；3) 海洋硅藻(Phaeodactylum tricornutum)人工颗粒模型；4) 典型海洋生物膜形成菌(Alteromonas macleodii)的生物凝胶培养体系。

"生物凝胶积累减缓海洋颗粒沉降"部分显示，在含A. macleodii的海水中，颗粒沉降速度24小时内线性下降45%，而对照组仅变化8%。通过SEM观察到生物凝胶形成15μm的触须状结构，沉淀实验证实处理组颗粒有效半径(ER)增加8%但速度降低17%，证明体积增加无法抵消生物凝胶的减速效应。

"生物凝胶诱导的颗粒减速源于密度降低与阻力增加的组合"部分通过Percoll密度梯度测定发现，生物凝胶过剩密度(Δρ=0.005 kg/L)仅为藻类颗粒(Δρ>0.105 kg/L)的1/20。数学模型模拟显示，8根45°倾斜触须可使颗粒速度降低30%，其中浮力贡献仅占30%，主要减速机制来自触须增加的流体阻力。

"生物凝胶积累对海洋颗粒的环境影响"部分计算表明，在典型夏季百慕大海域(2×10⁹ biogel/L)，200μm颗粒每沉降100米会因吸附3-12%体积的生物凝胶而减速7-29%。这解释了近期在缅因湾观测到的含透明外聚合物颗粒(TEP)的颗粒减速现象。

结论部分指出，生物凝胶在表层海洋促进颗粒聚集，在透光层以下则通过"触须效应"减缓沉降。这种双重作用重新定义了生物泵的调控机制：生物凝胶既是碳垂直传输的"启动器"，又是其"刹车系统"。该发现对预测气候变化下海洋碳汇变化具有重要意义，因为CO₂浓度升高会增加生物凝胶产量，可能进一步强化这种减速效应。研究建立的单颗粒追踪技术为海洋碳循环研究提供了新范式。

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