本文将带你认识一位有点儿特别的科学家：是章鱼引他下海求学，是海湾教会他生态理念，是细菌让他掌握储碳理论，是微型生物教他应对气候变化方法；绿皮火车载他到北京开展同位素分析，“白凤丸”号海洋调查船带他从东京大学到夏威夷的太平洋监测站，再随麻省理工学院转战位于百慕大三角的大西洋监测站。一路辗转求索，漫漫科研路归来，他成为海洋领域首位长江学者。此后，他扎根祖国，胸怀全球，牵头发起了国际大科学计划；他在多个国际舞台通过全球直播发出中国科研强音，在联合国科技创新与社会发展论坛上呼吁科学链接政策, 在联合国海洋科学大会上阐述“三重务实”理念……这一切，始于他儿时的好奇心，也勾起了本刊记者的探寻之心。
当前，全球气候变暖已成为人类面临的共同挑战，海洋作为地球上最大的活跃碳库，在调节全球变化中的作用愈发凸显。在这一前沿科学领域，有一位中国科学家深耕海洋微观世界，创造性地提出“微型生物碳泵（MCP）”理论，重塑了科技界对海洋储碳机制的认知。基于MCP原创理论，他发起海洋负排放（ONCE）国际大科学计划，联合全球30多个国家的100余家科研机构，搭建起由中国主导的全球海洋治理国际合作平台。
他，就是中国科学院院士、联合国ONCE国际大科学计划主席焦念志。
矢志深蓝 从稚心探海到科研笃行
1962年，焦念志生于山东临朐。虽然家乡并不临海，但儿时对海洋生物的好奇，在他心中埋下了探索蔚蓝海洋的种子。当他第一次看到长着八条腕足的章鱼时满心好奇，母亲察觉到他的兴致，就对他说：“这是海里的生物，你要想了解它，就得学习海洋知识。”这句话再度在焦念志心里种下了对海洋的向往。
从那时起，海洋不再是遥远而模糊的名词，而是时常在脑海里浮现的念想：大海究竟孕育着多少奇妙的生物？它们在干什么？这份朴素的好奇，成为焦念志日后投身海洋科学研究的初心。
国家恢复高考后，“向科学进军”的时代号角响彻神州大地。面对国家科技人才断层的紧迫形势，焦念志坚定理想信念，毅然选择报考山东海洋学院（今中国海洋大学）。“在简陋却充满活力的实验室，老师们常常提到我国海洋研究的空白领域与迫切需求。这种氛围让我深刻意识到，求学不仅是个人的事，更与国家发展紧密相连。”焦念志回忆道。这种将个人理想与国家命运绑定的信念，让他坚定了深耕海洋的决心。大学毕业后，焦念志凭借优异成绩被选拔留校当助教，跟随著名水生生态学家李德尚教授深造。先生严谨治学、精益求精的科学精神，为他日后厚积薄发打下了坚实的学术根基。
如果说童年的向往是感性的火花，成年的选择则是理性的担当。后来，虽然他没有循着童年的思考从事经典的生命进化研究，却在不断成长的科学思维引导下，开辟出一片崭新的科研天地——海洋微型生物与气候变化的关联研究。
1991年，焦念志获得博士学位后进入中国科学院海洋研究所，正式开启海洋科学探索之旅。他选择的研究方向叫海洋新生产力（New Production）, 是海洋储碳领域为数不多的量化指标之一，也是当时全球规模最大的国际大科学计划“全球海洋通量联合研究（JGOFS）”的核心内容之一。
当时我国在该领域研究尚属空白，既无技术又无专业仪器，甚至没有像样的洁净实验室。焦念志用集装箱改造成了一个简陋的洁净实验室，因缺少氮-15同位素样品分析的质谱仪，让科研工作难以开展。踏遍铁鞋无觅处，他偶然获知北京信通公司正在研发国产质谱仪，亟需合作用户开展设备测试拓展市场。双方很快达成共识：免费合作，成果共享。自此，焦念志开启了高频率的绿皮火车奔波之旅，为分析样品在青岛与北京之间来回穿梭。两年后，焦念志与合作者研发的氮-15离子质谱法测定新生产力的方法，得到JGOFS国际计划的认可。时任JGOFS主席Koike教授邀请焦念志前往日本，参加了当时全球最大的科学考察船“白凤丸”号的首航——跨赤道太平洋科学考察，以及夏威夷Aloha监测站的工作。此后，焦念志先后担任JGOFS北太平洋国际工作组NPTT、数据集成工作组NPSG的中国代表，走上高水平国际科研合作道路。
研究突破 从疑惑现象到海洋“隐形巨人”
20世纪90年代初，国际上掀起生态系统网络建设浪潮。中国科学院在世界银行贷款支持下，建立了30多个生态系统国家野外观测研究站，海洋领域有胶州湾和大亚湾两个站点入选。通过对这两个国家野外科学观测研究站开展对比研究，焦念志敏锐地发现：在不同季节，虽然南北海域初级生产力总量相近，但水下生态结构迥然不同。例如，南方海域的微型生物、超微型生物占比较高，北方海域较大的浮游硅藻占比较高，这导致二者之间食物链传递能量的效率明显不同。也就是说，科技界普遍应用的初级生产力这个指标在不同环境下有着不同的内涵，同样的初级生产力量值可能支持着很不相同的生态系统。沿着这个思路深入研究，他提出了“初级生产力结构”的概念，在这个“结构”框架里，被生产力水平掩盖的差异得以显露，大亚湾和胶州湾也展现出截然不同的生态功能。
初级生产力结构概念的提出虽然解开了之前的困惑，但焦念志并未满心喜悦，反而常常陷入沉思: 超微型生物在初级生产力结构中占有非常重要的份额，它们看似渺小却如此“霸道”，难道有什么特异功能？带着这个问题，他翻遍了图书馆的文献资料，始终没有找到答案。直到有一天，他了解到美国科学家在大西洋发现迄今最小的单细胞自养生物——原绿球藻。这是一个具有独特光合色素（二乙烯基叶绿素）的全新物种，可利用微量营养盐和微弱光线实现高效光合作用，因而成为大洋环境优势种。然而，这缕解决问题的曙光很快黯淡，因为所有研究都指向一个结论：原绿球藻只分布在养分极其贫瘠的热带大洋水域。看来，近海富营养环境根本不是原绿球藻的适宜栖息地。
焦念志并未就此放弃，而是把注意力转向原绿球藻的特有色素，为此专门向从事仪器分析的同事学习高压液相色谱技术，并通过对色素进行脱镁处理，降低了原绿球藻特征色素的监测下限，使其从正常色素中得以分辨出来。这一巧思，使焦念志在落后于国外仪器条件下，获得了与先进仪器相当的监测效果。由此，焦念志获得原绿球藻发现者、美国麻省理工学院教授Chisholm的认可，邀请其前往麻省理工学院访学。
焦念志终于如愿以偿可以用上国际顶级水平的先进仪器了。他带着中国近海的样品，如饥似渴地利用夜间别人休息的时间大量分析样品，最终证实了原绿球藻在我国南海、台湾海峡、东海大部，乃至长江口外近海水域的广泛分布。这些研究成果打破了科技界对超微型生物对生态系统贡献的认知，引发大量后续研究，改写了我国海洋调查规范的有关标准，成为全世界该领域研究的范例。
“在麻省理工学院的最大的收获，是动手能力的提升。”焦念志学会了通过改装仪器满足样品分析需求的“绝招”。回国后，他率先建成国内海洋领域首个可高效分析纳米级生物粒子的流式细胞体系，成为研究海洋微型生物的利器。此后，焦念志进一步研究发现，光合自养微型生物存活在完全无光的深海，并提出跨学科、跨领域的全新认知……就这样，焦念志对微型生物的研究一次次实现突破、认识一步步走向深入、始终走在探索未知的科学前沿。
焦念志在国际会议发表演讲
见微知著 揭示海洋储碳的“微观引擎”
一直以来，人们普遍认为海洋初级生产力由浮游植物通过产氧光合作用机制实现。21世纪初，一类特殊的细菌成为研究热点——好氧不产氧光合异养细菌(AAPB)，相较于其他细菌，AAPB具备利用光能的独特优势，因而，科技界从理论上推测：在贫营养的大洋中，AAPB占微生物总量的比例高于富营养的近海，原因是其他细菌没有食物吃的时候，AAPB可以借助光能“加餐”。这一推测得到了国际权威现场数据的证实，因此成为学界公认的结论。然而，焦念志团队的研究结果却与之相反，相关论文也无法发表，研究一度陷入困境。
经过一系列科研磨炼的焦念志，并不迷信国外权威结论，他带领团队仔细查检了所有可能存在误差的环节，发现国际通用的标准显微观察计数方法，存在“月明星稀”的遮蔽效应，这种误差又被海洋中数量庞大的蓝细菌进一步放大，导致AAPB在不同海洋环境中分布规律的认知被颠倒。此后，焦念志团队借助纪念郑和下西洋600周年全球科考航次，开展了全球海洋范围的大规模调查，最终得出AAPB全球分布格局的正确认知。
然而，还有一个难题需要解答：原有理论推测错误出在何处？难道光照对AAPB生长没有帮助？为此，焦念志带领团队在中国东海开展了高密度的全年调查，最终发现学界关于光照对AAPB作用的认识并没有错，偏差出在光与有机物质对AAPB生长的相对贡献上。事实上，AAPB对有机物有着极强的选择性，也就是AAPB对碳元素存在分馏效应。这一发现最终导致了一个重要概念的提出—— “微型生物碳泵”（MCP）。
MCP揭示了驱动海洋储碳的“微观引擎”：海洋微型生物不仅是生态系统的基石，更是海洋巨大有机碳汇的生产者，能将活性溶解有机碳转化为惰性溶解有机碳，从而在海水中长期保存。这一原创理论在学术界引起轰动， 因为它解开了长达半个世纪的科学之谜——海洋巨大惰性溶解有机碳库的成因，这一问题曾被美国科学家在国际顶级学术期刊《自然》上发表文章称之为“不解之谜”。
MCP概念一开始并未得到学术界的认可，反而遭到强烈质疑：按常理“微生物在物质循环中的角色明明是分解者，怎么会成为生产者？”质疑反而成为进一步深入研究的驱动力，焦念志带领团队获取的数据从近海到大洋，从表层到深海，不断获取各种证据，越来越多的科学家逐渐认同这一全新储碳机制。国际顶级学术刊物《科学》在调研了美欧7个国家的十余名著名科学家后发表文章指出，MCP是巨大海洋碳库形成的“隐形推手”。随着科学研究的不断深入，固有认知也在不断被打破。当科学的光芒照亮未知之时，也就是质疑在事实面前消散之日。 这或许是原创性研究的必经之路。
迄今为止，MCP核心单篇论文被引用次数已达2000次，持续入选SEI高被引论文；焦念志的相关研究成果被引用总次数达25000次，其本人也入选终身学术影响力学者。如今，MCP理论已被学界公认为是自然界普遍存在的重要储碳机制，其应用已从海洋拓展至陆地生态系统，并衍生出土壤微型生物碳泵（Soil MCP）等跨学科研究方向，引领了微生物应对气候变化的前沿领域。
大国担当 贡献全球气候治理“中国方案”
数十年的科研深耕让焦念志深刻认识到：面对海洋与气候变化这类宏大的科学命题，不仅要靠学科交叉融合手段、更要以微观链接宏观、还要秉持“开放、协同、共享”的理念，整合全球资源协同攻关。为此，必须要搭建国际化科研平台、主动发挥中国的引领作用。
2019年，焦念志领衔发起了基于MCP的海洋负排放国际大科学计划（ONCE）。2022年，ONCE被正式纳入联合国“海洋科学促进可持续发展十年”行动计划。在国内，2023年党中央、国务院批准ONCE正式立项。ONCE从基础理论的原始创新，到技术路径的示范应用，再到碳交易规则的制定，焦念志团队构建了一套完整闭环的“中国方案”。例如，通过陆海统筹减排增汇，既缓解近海富营养化等问题，又提升碳汇；又如，利用海水养殖场依托生态系统内部调节机制，既增加碳汇又保障产业可持续发展；再如，通过污水处理厂变源为汇，培育新质生产力，引领产业新业态。这些中国方案既契合中国国情，又可向全世界推广，已被纳入联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）特别报告及政府间海洋委员会（IOC）海洋碳报告。截至目前，ONCE计划已在欧、美、亚各大洲设立国际分中心（International Hub），汇聚了38个国家116个科研团队，形成了面向全球的星火燎原之势。
2025年，在联合国第三届海洋大会上，焦念志提出的ONCE“三重务实”理念（技术路线合情、合理、合法，实施方案可行、可靠、可期），引发热烈反响，其内涵被纳入科学大会决议。焦念志应邀在联合国“科技创新论坛”(STI Forum)上呼吁科学链接政策，其主导的《海洋储碳综合策略科学政策简报》在联合国官方平台发布。这标志着中国科学家在海洋与气候治理领域，已从参与者转变为规则制定的引领者。
尾声
从孩提时对海洋的好奇与向往，到提出“初级生产力结构”概念，再到创立“微型生物碳泵”理论并应用于应对气候变化，进而发起“海洋负排放国际大科学计划”，形成创新链条、引领产业新业态，焦念志用40年的锲而不舍，将发端于山东半岛的那粒童年求知火花，点燃成海洋科学研究的澎湃热情，书写了不忘初心、执着追求、终成正果的科研让人生。
搁笔之际，焦念志那匆匆忙忙的身影，争分夺秒的工作状态，以及那份只争朝夕、时不我待的紧迫感和使命感，仍萦绕在记者心头。这让记者心生不舍，总觉得焦念志身上有一种值得深入探究的特质，却又不忍心再占用他宝贵的时间。或许，那便是科学家精神的生动写照吧。
责编 / 池文淑
