浮游植物－通往深海的電梯

May 28, 2018 在北極海冰下發現的新現象

微小的石膏針可以使藻類變得如此沉重，以至於它們迅速下沉，並沿途將大量碳輸送到深海。阿爾弗雷德韋格納研究所的研究人員首次在北極觀察到這種現象。這種大規模去除藻類的行為可能會導致未來大量營養物質流失到地表水中。

當海藻死亡時，它們通常會緩慢漂浮。 2015 年春季，亥姆霍茲極地與海洋研究中心(AWI) 阿爾弗雷德韋格納研究所的科學家們乘坐研究型破冰船「Polarstern」進行北極探險期間，發現了一種顯著加速這種運輸的現象：微小的石膏針在鹽凍結期間在北極海冰的孔隙空間中，藻類在幾個小時內就像沉重的壓艙物一樣被拉下來。就像在電梯中一樣，碳被運走。 「到目前為止，這種機制還完全未知，」海洋生物地質學家醫學博士說。 Jutta Wollenburg，他在海底發現了用石膏針加重的藻類沉積物。現在，她與國際研究團隊一起在《科學報告》雜誌上發表了一篇相關文章。 「藻類的快速出口可能會對北極的物質流動和生產力產生多種影響，其程度我們尚無法估計。」

在光合作用期間，藻類像陸​​地植物一樣吸收二氧化碳以建造增加高能量糖化合物。藻類從大氣中去除二氧化碳。當藻類死亡時，它們就會下沉。但實際上只有一部分到達海底。因為絕大多數藻類在近海面區域立即被重新利用：細菌分解藻類，從而釋放其中所含的營養物質以及二氧化碳。因此，只有一小部分藻類到達深海。然而，石膏針似乎將藻類團塊拉下來的速度如此之快，以至於沒有時間進行降解。這使得更多的藻類進入深處。

但是，如果石膏針在細菌處理藻類之前將藻類拉下來，硝酸鹽等營養物質可能會從上層水層流失。這可以改變海洋中的食物網。因為藻類的生長缺乏營養，藻類以小螃蟹為食，而小螃蟹又是魚類的食物。 「另一方面，更多的食物透過石膏運輸進入深海，而深海的食物含量通常相當低，」尤塔·沃倫伯格說。 「我們之前已經看到，食物攝取量的變化會對北極社區產生深遠的影響。」

新觀察到的現象引發了許多問題。當 Jutta Wollenburg 在 Polarstern 號研究船上發射了一台所謂的多核心處理器 (MUC) 時，她就意識到了這一點。使用該裝置，可以從海底採集沉積物樣本。另外，裝置配備有攝影機。 “在沉入海底的過程中，我們看到不斷有厚厚的藻類片快速落下，而且海底周圍有很多這樣的腫塊。”這讓朱塔·沃倫伯格大吃一驚：科學家以前從未描述過，在所有水深到海底的封閉冰蓋下，藻類叢生的密度如此之大。她使用 Multicorer 將藻類塊帶上船。在顯微鏡下，她看到藻類之間有無數公分長的晶針。回到不來梅港後，同事檢查了這些材料，發現它顯然是石膏。石膏由鈣和硫酸鹽礦物質組成，它們在冷凍過程中積聚在海冰的孔隙空間中。

「同時，我們知道針狀結構是在低溫下在海冰中形成的，」AWI 解釋道海冰物理學家。克里斯蒂安·卡特琳. 「當春季冰開始融化時，石膏針會大量釋放。」

這對 Jutta Wollenburg 來說意義非凡，因為與此同時，隨著氣候變化，只有一年的海冰融化。早些時候。未來，浮游生物大量繁殖時，石膏針的釋放將會更加頻繁。此外，海冰變得脆弱，因此變得更加半透明。結果，冰層下的藻類大量繁殖。 「未來，這兩種現象可能會更頻繁地結合在一起——藻華和石膏針的釋放，」AWI 海冰生態學家說。伊爾卡·皮肯。 “這可能會導致大量藻類的出現。”這可能會對北極水域的生命產生影響：「從長遠來看，這些地區上層水層的營養物濃度可能會下降，從長遠來看，這也會影響魚類的數量，並最終影響捕魚， 「Jutta Wollenburg 說。

研究的連結： https://www.nature.com/articles/s41598-018-26016-0