你是否曾經好奇，微小的海洋生物如何影響海水的化學成分？本所謝玉德老師及碩士生楊博凱與中研院何東垣老師的最新合作研究，試圖從鋇(Ba)的元素與同位素的觀點回答這個問題。鋇與遠洋重晶石（BaSO₄）是研究過去與現在海洋基礎生產力和碳輸出的重要指標，這次研究特別想瞭解矽藻攝取的鋇在遠洋重晶石形成過程中，可能如何影響鋇同位素的分化。
在海洋中，隨著有機顆粒分解並沉降至深海的過程裡，有機物微環境的形成幫助鋇形成重晶石。科學家利用分析這些重晶石的量及其化學訊號，重建過去的海洋基礎生產力和海水化學變化。然而，一個長久未解的謎題是：為什麼遠洋重晶石的鋇同位素分化會比實驗室中合成的重晶石更負？為了解開這個謎團，研究團隊將焦點放在矽藻身上。矽藻在海洋碳循環中扮演著重要的角色，本研究利用海洋矽藻 Thalassiosira weissflogii 進行了一系列培養實驗，希望探討矽藻如何從海水中攝取鋇，以及此過程如何影響鋇的同位素組成。
研究發現：(1) 矽藻會透過鈣離子運輸蛋白被動攝取鋇，且攝取速率會受到生長條件的影響；(2)培養矽藻中的鋇碳比值(Ba/C)明顯低於海洋顆粒，顯示單靠生物貢獻無法解完全解釋顆粒態的鋇沉降通量，這也暗示遠洋重晶石的形成需要其他來源的鋇，例如微生物作用所富集的鋇；(3)矽藻傾向攝取較輕的鋇同位素，這是首次直接證明有機相關的鋇在形成遠洋重晶石之前，就已發生同位素分化。這有助於解釋為什麼遠洋重晶石的鋇同位素分化會比實驗室沉澱的值更負。
這項研究除了幫助我們理解海洋生物如何與海洋中的化學元素及其同位素組成互動，也對未來利用鋇同位素重建過去海洋基礎生產力與海水化學的研究提供了全新的重要訊息。
Hsieh, Y.-T., Yang, P.-K., Ho, T.-Y., 2025, Barium uptake and isotope fractionation by a marine diatom: Implications for oceanic barium cycle. Geochimica et Cosmochimica Acta 395, 238-247. https://doi.org/10.1016/j.gca.2025.03.006
