浮游植物——通往深海的电梯

May 28, 2018 北极海冰下发现的新现象

微小的石膏针可以使藻类变得如此沉重，以至于它们迅速下沉，并沿途将大量碳输送到深海。阿尔弗雷德韦格纳研究所的研究人员首次在北极观察到这种现象。这种大规模去除藻类的行为可能会导致未来大量营养物质流失到地表水中。

当海藻死亡时，它们通常会缓慢漂浮。 2015 年春季，亥姆霍兹极地与海洋研究中心 (AWI) 阿尔弗雷德韦格纳研究所的科学家们乘坐研究型破冰船“Polarstern”进行北极探险期间，发现了一种显着加速这种运输的现象：微小的石膏针在盐冻结期间在北极海冰的孔隙空间中，藻类在几个小时内就像沉重的压舱物一样被拉下来。就像在电梯中一样，碳被运走。 “到目前为止，这种机制还完全未知，”海洋生物地质学家医学博士说。 Jutta Wollenburg，他在海底发现了用石膏针加重的藻类沉积物。现在，她与国际研究团队一起在《科学报告》杂志上发表了一篇相关文章。 “藻类的快速出口可能会对北极的物质流动和生产力产生多种影响，其程度我们尚无法估计。”

在光合作用期间，藻类像陆地植物一样吸收二氧化碳以建造增加高能糖化合物。藻类从大气中去除二氧化碳。当藻类死亡时，它们就会下沉。但实际上只有一部分到达海底。因为绝大多数藻类在近海面区域立即被重新利用：细菌分解藻类，从而释放其中所含的营养物质以及二氧化碳。因此，只有一小部分藻类到达深海。然而，石膏针似乎将藻类团块拉下来的速度如此之快，以至于没有时间进行降解。这使得更多的藻类进入深处。

但是，如果石膏针在细菌处理藻类之前将藻类拉下来，硝酸盐等营养物质可能会从上层水层流失。这可以改变海洋中的食物网。因为藻类的生长缺乏营养，藻类以小螃蟹为食，而小螃蟹又是鱼类的食物。 “另一方面，更多的食物通过石膏运输进入深海，而深海的食物含量通常相当低，”尤塔·沃伦伯格说。 “我们之前已经看到，食物摄入量的变化会对北极社区产生深远的影响。”

新观察到的现象引发了许多问题。当 Jutta Wollenburg 在 Polarstern 号研究船上发射了一台所谓的多核处理器 (MUC) 时，她就意识到了这一点。使用该装置，可以从海底采集沉积物样本。另外，该装置配备有摄像机。 “在沉入海底的过程中，我们看到不断有厚厚的藻类片快速落下，而且海底周围有很多这样的肿块。”这让尤塔·沃伦伯格大吃一惊：科学家以前从未描述过，在所有水深到海底的封闭冰盖下，藻类丛生的密度如此之大。她使用 Multicorer 将藻类块带上船。在显微镜下，她看到藻类之间有无数厘米长的晶针。回到不来梅港后，同事们检查了这些材料，发现它显然是石膏。石膏由钙和硫酸盐矿物质组成，它们在冷冻过程中积聚在海冰的孔隙空间中。

“与此同时，我们知道针状结构是在低温下在海冰中形成的，”AWI 解释道海冰物理学家。克里斯蒂安·卡特琳. “当春季冰开始融化时，石膏针会大量释放。”

这对于 Jutta Wollenburg 来说意义非凡，因为与此同时，随着气候变化，只有一年的海冰融化。早些时候。未来，浮游生物大量繁殖时，石膏针的释放将会更加频繁。此外，海冰变得脆弱，因此变得更加半透明。结果，冰层下的藻类大量繁殖。 “未来，这两种现象可能会更频繁地结合在一起——藻华和石膏针的释放，”AWI 海冰生态学家说。伊尔卡·皮肯。 “这可能会导致大量藻类的出现。”这可能会对北极水域的生命产生影响：“从长远来看，这些地区上层水层的营养浓度可能会下降，从长远来看，这也会影响鱼类的数量，并最终影响捕鱼， “Jutta Wollenburg 说道。

该研究的链接： https://www.nature.com/articles/s41598-018-26016-0