北冰洋冰層變薄致浮游植物爆發(fā)

這些面積廣大但深度很淺的冰面湖泊是在夏季冰層表面局部融化時(shí)形成的。它們成了海洋的窗戶，它下方的冰層厚度大打折扣，從而讓大量陽光得以透過清澈的湖水和下方薄薄的冰層照射到下方的海水

　　科學(xué)家們近期在北冰洋取得了預(yù)料之外的發(fā)現(xiàn)，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)是如此的讓人意外，就像是在沙漠的腹地突然發(fā)現(xiàn)了熱帶雨林一般。一項(xiàng)由美國(guó)宇航局資助的名為“氣候變化對(duì)北冰洋-太平洋生態(tài)和化學(xué)系統(tǒng)影響”(ICESCAPE)的項(xiàng)目在北冰洋的3英尺(約1米)厚的冰面上進(jìn)行鉆探并檢驗(yàn)下方的海水。研究人員們意外地發(fā)現(xiàn)冰面下的海水中富含微小的海洋植物，并且其含量甚至超過了地球上任何其它海區(qū)。這些海洋浮游植物是所有海洋生物賴以生存的食物鏈的基礎(chǔ)和重要環(huán)節(jié)。

　　美國(guó)斯坦福大學(xué)教授，ICESCAPE項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，描述這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的論文第一作者凱文·艾利戈(Kevin Arrigo)教授說：“如果在這次考察之前有人問我說是否有可能在冰下發(fā)現(xiàn)富含浮游生物的海水，我可能會(huì)告訴他這是不可能的?！彼f：“這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)完全出人意料?！?

　　這些微小的海洋浮游植物是海洋生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，構(gòu)成了食物鏈的根基。在此之前人們一直認(rèn)為北冰洋海區(qū)的浮游植物只有在夏季冰面融化之后才會(huì)生長(zhǎng)繁殖，而現(xiàn)在科學(xué)家們認(rèn)識(shí)到，由于全球變暖導(dǎo)致的海冰冰層變薄，原本不透光的冰層已經(jīng)開始變得可以通過光線，這是前所未有的情況，這一變化造就了這里海水中浮游植物的生長(zhǎng)。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)揭示了北冰洋地區(qū)由于氣候變暖出現(xiàn)的一種新現(xiàn)象，這為我們了解變化的氣候和環(huán)境對(duì)北冰洋海區(qū)及其生態(tài)系統(tǒng)可能構(gòu)成的影響提供了重要線索。

　　這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)是在2010-2011年度的ICESCAPE項(xiàng)目考察期間做出的。搭乘美國(guó)海岸警衛(wèi)隊(duì)破冰船的科學(xué)家們行進(jìn)在北冰洋阿拉斯加海岸外波弗特海和楚科奇海海域。2011年7月份，當(dāng)科學(xué)家們?cè)诔破婧：Ｓ蜻M(jìn)行考察時(shí)，他們注意到冰下海水中的浮游生物富集現(xiàn)象。對(duì)于附近海區(qū)洋流資料的分析顯示這些浮游植物并非從其它開闊水面漂流而來，而是在原地出現(xiàn)繁殖的。在開闊水面由于陽光充足，浮游植物的富集并不奇怪。

　　觀察顯示這些浮游植物極其活躍，僅僅在一天之內(nèi)便數(shù)量翻番。甚至在開闊的無冰水域這些小生物的繁殖周期也要慢得多，一般需要2~3天才能數(shù)量加倍。因此這一繁殖速率是迄今在極地海區(qū)測(cè)量到的最高值之一。研究人員估計(jì)這些浮游植物在北冰洋部分海區(qū)冰層下方的繁殖速率甚至可能達(dá)到它們?cè)诟浇_闊海區(qū)的10倍。

　　保拉·邦特姆皮(Paula Bontempi)是美國(guó)宇航局海洋生物學(xué)和生物化學(xué)項(xiàng)目主管，他說：“美國(guó)宇航局的任務(wù)之一是促進(jìn)科學(xué)探索，而這樣一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的意義簡(jiǎn)直就像是在莫哈維沙漠的中心發(fā)現(xiàn)了熱帶雨林！”他說：“我們之所以參與ICESCAPE項(xiàng)目是為了校正我們的衛(wèi)星獲取的這一海區(qū)海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)，這個(gè)海區(qū)非常難以抵達(dá)。結(jié)果很意外的，我們竟然有了一項(xiàng)重大的發(fā)現(xiàn)，這將幫助研究人員和資源管理者們更好地理解北冰洋。”

　　對(duì)于更大范圍內(nèi)的北冰洋生態(tài)系統(tǒng)，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)也同樣具有意義，其中包括遷徙的物種，如鯨和海鳥。海洋浮游植物是小型海洋生物的食物，而這些小型海洋生物本身又成了較大的魚類和其它海洋生物的食物。海洋浮游植物大爆發(fā)發(fā)生的時(shí)間發(fā)生改變將極大地影響到那些以它們?yōu)槭常约笆澄镦溕细呒?jí)的海洋生物的生存。艾利戈表示：“對(duì)于那些需要遷徙的物種來說，保持它們?cè)诒北笾械倪w徙和它們的捕食對(duì)象繁殖高峰期時(shí)間上的吻合正變得越來越困難。如果海洋浮游生物繁殖的高峰期過早到來，這些生物就會(huì)錯(cuò)過豐富的食物。”

　　在此之前，研究人員曾經(jīng)認(rèn)為由于厚厚的北冰洋海冰阻擋了絕大部分的陽光透過，因此冰層下的海水中那些需要依賴光合作用的海洋浮游植物是無法生存的。然而在近10年間，更加年輕，更薄的冰層正越來越多地替換掉了那些更老，更厚的北冰洋冰層。這些年輕的冰層幾乎完全是平坦的，而在夏季由于融水形成的冰面湖泊所占據(jù)的面積也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大過原有老冰層上的情況。

　　唐納德·帕沃里奇(Donald Perovich)是美國(guó)陸軍寒地和工程實(shí)驗(yàn)室的地球物理學(xué)家。他說，這些水面廣闊卻水深很淺的冰上湖泊成了海洋的窗戶，它下方的冰層厚度大打折扣，從而讓大量陽光得以透過清澈的湖水和下方薄薄的冰層照射到下方的海水。唐納德本人參與了ICESCAPE考察項(xiàng)目，負(fù)責(zé)對(duì)考察海區(qū)冰層的光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究。帕沃里奇表示：“當(dāng)我們從冰層下方仰視，就像是在觀看照相底片。在冰層下方，我們看到的是一片漆黑；而在融化的冰面湖泊下方，海水是明亮的?！?nbsp;帕沃里奇目前在達(dá)特茅斯學(xué)院泰勒工程學(xué)院擔(dān)任訪問教授。

　　艾利戈說：“到目前為止，我們還無法確定這些冰下海水中的浮游植物繁盛情況是否是已經(jīng)存在很長(zhǎng)一段時(shí)間而剛剛被我們發(fā)現(xiàn)?！彼f：“然而，如果北冰洋的冰層繼續(xù)這樣持續(xù)變薄，那么這樣的爆發(fā)現(xiàn)象未來還將在更廣泛的海區(qū)內(nèi)發(fā)生?！庇嘘P(guān)這項(xiàng)研究的論文已經(jīng)發(fā)表在了《科學(xué)》雜志上。