海洋与海洋生物圈的共同进化在塑造大气化学、气候系统的演变以及长期的星球宜居性等方面发挥了核心作用。这种共同进化的一个组成部分是海洋生物泵，生物泵是指将大气中的二氧化碳作为有机碳转移到海洋内部和海洋沉积物中。其中，阳光照射的海洋表层水中的光合作用以及随后的颗粒有机物的下沉将大气中的碳转移到海洋内部和海底沉积物中，从而调节了海洋中的碳。
在现代海洋研究中的观察表明，生物泵的总体有效性受多种物理、化学和生物因素控制，包括富含有机物的“海洋雪”颗粒的聚集和分解、微生物的代谢功能、浮游动物在水体中垂直迁移（DVM）、浮游动物产生的放牧和粪便颗粒以及聚集体和悬浮的“压载”矿物之间的相互作用。所有这些因素在地质时期都发生了巨大变化，有可能推动全球生物地球化学循环发生根本性变化。
科学家们对物种起源已经提出了多种模式，特别是真核初级生产者（藻类）的兴起、浮游动物的出现以及初级生产者生物量的广泛出现。所有这些变化都可能对海洋生物碳泵的动力学产生潜在的重要影响，对海洋-大气氧合作用、同位素漂移、主要的气候扰动以及复杂生命的早期演变都可能产生深远的影响。但是关于生物、生态和非生物环境因素对构造随着时间推移海洋生物碳泵的重大变化的相对影响的系统比较尚有限。
11月30日发表在《地球科学》（Nature Geoscience）上的这篇文章中，作者提出了一种海洋生物碳泵的新机制模型，并用它来评估生物泵的有效性在整个地球历史上是如何变化的。该模型将随机颗粒的聚集和运输与依赖于温度和氧气的有机物再矿化结合在一起。其构成要素是聚集的浮游植物细胞簇（例如硅藻、大型非骨骼藻类、小型微型浮游动物或具有各种饲养策略和生态的浮游动物）和陆生尘埃颗粒。作者使用生物碳泵的机械模型来重新研究控制碳从地表水到海洋内部和海洋沉积物的转移效率的因素。
研究证明，从浮游生物为主的生态系统向更富含真核生物的生态系统的转变不太可能对地球生物泵的效率产生重大影响。相反，能够在水体中垂直移动的大型浮游动物的进化将增强碳向海洋内部的转移。但是，与环境驱动程序相比，浮游生物对生物碳泵的影响仍然相对较小。特别是海洋温度的升高和大气中氧气含量的增加会导致全球有机碳转移效率显着下降。
综上所述，此次研究结果使藻类多样化和行星氧合作用之间的因果关系受到质疑，并表明地球历史上的气候扰动在推动海洋内部碳固存和地球表面氧合作用方面发挥了重要而未被重视的作用。
（李亚清 编译）
