它们制造了地球20%的氧气，但如今正在死去

地球上的大多数生命，都需要依赖氧气才能生存。但最重要的氧气生产者却不是我们熟悉的树木，而是那些水中的微小生物，其中最重要的类群之一就是硅藻。

硅藻是一种极小的单细胞藻类，大多只有几微米到几十微米长，一根针尖上就能放下好几颗。但如果你用显微镜观察这些小生物，一定会为它们精致的外形所震惊——事实上，你看到的这些精美结构是硅藻的细胞壁，也被称为它的“硅制壳”。

如此广泛的分布也带来了巨大的生产力。根据估计，在你呼吸的每一口空气中，平均20%~30%的氧气都是由硅藻生产的。这个数字甚至远远超过了被誉为“地球之肺”的热带雨林。

我们都知道，气候变化正威胁着海洋生态。大气中的二氧化碳溶解到海水中，会增加海水的酸度。对于那些拥有碳酸盐壳体（主要是碳酸钙）的海洋生物来说，这几乎等于灭顶之灾：如果海水酸化加剧，它们的碳酸盐壳体可能会被溶解——这正是许多地区的珊瑚和贝类正在经历的灾难。

然而，对于硅藻来说，气候变化的故事要复杂得多。许多研究认为，硅藻理论上拥有抵御海水酸化的能力，甚至还有可能从气候变化中获得好处。一方面，作为一种能进行光合作用的微生物，当海水中溶解的二氧化碳增多，硅藻就更容易吸收二氧化碳，提高光合作用的速率。另一方面，酸性环境能降低二氧化硅的溶解速率，因此硅藻能更省力地搭建起自己的“硅制小屋”。

问题在于，这些都只是理论上的推测。最近，陶赫尔和同事发现，以往对硅藻的讨论往往遗漏了一个关键因素，而这一点很可能会威胁到硅藻的生存。

对海洋中的许多浮游生物来说，主要营养物质（比如氮或铁）的浓度决定了它们的分布。但硅藻更“看重”海水中的硅。

海水中的硅酸盐一般处于不饱和状态，因此硅藻的壳体其实很容易被海水侵蚀、溶解。在硅藻活着的时候，会在壳体外分泌一层有机涂层，来提供保护。然而当硅藻死亡后，这层保护涂层会被细菌降解掉。在壳体顺着重力下落到海洋深处的过程中，壳体中的硅也释放到“沿途”的海水中，这在一定程度上也弥补了表层海水中被硅藻消耗掉的硅。

为了模拟气候变化下海洋环境的变化，陶赫尔的研究团队采取了围隔实验的方法：他们在5片海洋中分别隔出一块海水，通过人工泵入泵出来维持正常的海水循环。这就像是在海洋中截取了5个巨大的试管，研究者可以向试管中输入不同浓度的二氧化碳，来模拟不同程度的海洋酸化情景。结果显示，海洋沉积物中硅与氮的比值平均增加了17%。也就是说，在更酸的海水中，有更多的硅质壳体落到了沉积物中，而没有溶解到海水里。

进一步的模型研究带来了更大的忧虑。在海水严重酸化的情境下，壳体的溶解速度减慢，更多的硅藻死后壳体会直接沉入海底，并长期沉积在那里。海洋环流显然补不上这份空缺，那么之后生长的硅藻就无法获得足够的硅来制造自己的外壳。

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