自然中的岩石，存在逐漸生長的生命。
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在南非東南部的海岸線上，一種不起眼的生命形式正逐漸改變人們對海岸碳循環運作方式的理解。這些被稱為「微生物岩」的結構，有時也被形容為「活岩石」，它們由微小的生物群落所構成，能在自然環境中不斷沉積礦物，逐漸形成岩層。最新研究顯示，這些古老的生命系統不僅仍在活躍，而且能以驚人的效率吸收二氧化碳，並將其轉化為堅硬的岩石。
據《印度國防評論》報導，這項研究由美國比格羅海洋科學實驗室與南非羅德斯大學的研究團隊主導，成果發表於《自然通訊》。研究人員指出，南非沿岸的微生物岩系統在極端多變的環境中能夠維持高度活躍的生長與礦化作用，並且展現出超出過去認知的碳儲存能力。
長久以來，在許多研究中，微生物岩常被視為遠古地質時期的遺留物，認為它們在現代海岸環境中的作用有限。然而，南非東南海岸多處地點的調查顯示，這些分布於潮間帶與沙丘淡水滲流區的微生物依舊十分活躍，持續形成新的礦物結構。與森林或沼澤透過有機物儲存碳不同，微生物岩採取另一種方式，它們將碳固定為礦物，最終沉澱成碳酸鈣岩層。研究顯示，每平方公尺的微生物岩每年能吸收約9至16公斤二氧化碳。若以面積換算，一塊網球場大小的微生物岩系統，每年吸收的二氧化碳量，相當於約三英畝森林的吸收量。
更令研究人員意外的是，這種碳吸收並非只在白天發生。傳統觀點認為，微生物主要透過光合作用固定碳，因此活動多與日照有關。在研究團隊多次測量中發現，夜間的碳吸收量與白天相近，甚至在某些情況下更高。在南非聖方濟各角的一處研究點（OV745），白天測得的平均碳吸收量約為每平方公尺4.75公克，夜間最高可達每平方公尺6.70公克。透過穩定同位素與基因序列分析，研究人員確認這些微生物除了利用光合作用之外，還能透過不依賴陽光的代謝途徑固定碳，比如類似深海熱液噴口生態系中常見的化能自養過程。
在這些微生物墊中，占優勢的微生物利用各種酵素與生化途徑，直接處理水中溶解的無機碳，將其逐步轉化為固體礦物。這些礦物沉積最終形成碳酸鈣，其中以方解石為主。X射線繞射分析證實，方解石是這些微生物岩中最穩定的礦物形式之一，也使碳能夠長時間保存於岩層之中。
研究團隊在雷西夫角與舍恩馬克斯科普等地點測量到，這些微生物岩每年可向上生長約13至23毫米。在穩定的碳來源下，它們會不斷沉積新的岩層，逐步形成厚實的結構。聖方濟各角的研究區，科學家估算每平方公尺每年可沉積相當於20.3至36.2公斤方解石的礦物量，這些礦物中的碳，來自於微生物捕獲的二氧化碳。基因分析顯示，微生物墊中富含多種與礦化作用相關的生化機制，能協助調節周圍環境的酸鹼度，進而促進碳酸鈣沉澱。這些複雜的生物化學過程，使微生物群落能穩定地將水中的碳轉變為固體礦物。
另一個引人注意的現象是這些微生物岩生長的環境極為嚴苛，研究著重的區域多位於沙丘淡水滲出並流入潮間帶的地方，這些區域有時被海水覆蓋，有時完全乾涸，在重新吸水之前可能長時間處於乾燥狀態。研究第一作者瑞秋·西普勒指出，這些生態系統生活在極端且變化劇烈的環境中。有時一天之內可能從乾燥狀態轉為重新被水滋養，但微生物群落仍能迅速恢復活動並繼續生長。
研究人員在不同採樣點發現，雖然各地的營養成分、酸鹼度與水流速度有所不同，微生物群落的功能與多樣性卻十分相似。科學家共檢測到44個細菌門，其中藍藻在多數樣本中占據主導地位。即使在養分濃度差異顯著的情況下，微生物岩的生長速度仍然相近。這項結果顯示，這些生物結構的運作關鍵可能更多取決於微生物本身的功能能力，而非環境條件的一致性。
研究團隊表示，他們觀察到的並不是緩慢沉寂的古老地質遺跡，而是一個在嚴苛環境中依然活躍，持續建造岩層的微生物群落。在南非海岸的潮間帶，這些肉眼難以察覺的微生物群落正日夜運作，將水中的碳轉化為堅硬的岩石。它們既是古老生命形式的延續，也是海岸生態中持續運作的一種自然奇觀。
相關研究發表於期刊《自然通訊》。
