南大洋巨大的浮冰架似乎隱藏著大量繁盛的浮游植物,這一發現可能會大大的改變我們對南極洲海洋生態系統,及其可能如何受到氣候變化影響的理解。

浮游植物生長的關鍵是光合作用,而光合作用的關鍵是陽光——所以到目前為止,專家們認為浮游生物在南極冰架下的黑暗條件下沒有太多機會茁壯成長。

然而,最近發現北極冰層下的浮游植物大量繁殖,這是由於冰川變得更加支離破碎、更具季節性、更薄且更容易受到融水影響而產生的。這促使研究人員重新審視南極洲。

現場工作是使用浮動測量儀器進行的,將所收集到的數據與海冰覆蓋的衛星數據和氣候模型的輸出相結合,以估計可能延伸到冰下、看不見的浮游植物的數量。

新西蘭奧克蘭大學的極地海洋學家 Christopher Horvat 說:「我們發現,幾乎所有在南極海冰下進行浮筒剖析的都記錄了海冰消退前浮游植物的增加。」

「在許多情況下,我們觀察到明顯的水花。」

這些浮標可以獨立進行測量,甚至可以在感應到接近冰點的水溫時採取規避措施,避免靠近冰蓋。在這裡,他們的任務是測量葉綠素-a 色素和微粒反向散射的水平,這兩個指標都是浮游植物的指標。

2014 年至 2021 年間,共有 51 個浮標在 2,197 次冰下潛水中進行了測量。 然後將大量數據收集到 79 個測量序列中以供進一步分析,而衛星圖像則提供了冰蓋記錄。

Horvat 說:「我們發現南極 50% 或更多的冰下區域可能支持冰下水花,因為南大洋的海冰由離散的浮冰組成,小面積的開闊水域允許光照,因此可以進行光合作用。」

在可以記錄海水完全和接近完全覆蓋的地方,88% 的測量序列記錄了浮游植物在任何季節性海冰消退之前的增加,而此時浮游生物的生長往往會大幅加快。

由於採樣和位置記錄之間偶爾存在滯後,數據存在一些不確定性——未來研究應該消除的不確定性——但這項研究背後的科學家表示,有很好、確鑿的證據表明這些水花正在發生。

由於浮游植物群落含有大量的微小藻類,它們通常代表海洋食物鏈的最底層——它們的可用性和覆蓋範圍變化可能對該地區的其他水生生物產生重大影響。

研究人員的下一步將是收集更多數據,並弄清楚這些浮游生物大量繁殖可能如何影響冰下的其他生命形式。它還應該有助於我們了解全球變暖導致的冰蓋減少將如何發揮作用。

Horvat 說:「較高的營養水平會遷移到生產力更高的地方,如果它在冰下,人們可能會期望食物網也跟著遷移。」

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參考資料:

  1. Nield,D., (2022,Nov 17). Giant Blooms of Microscopic Life Seem to Be Thriving Beneath Antarctic Ice. ScienceAlert
  2. Horvat, C., Bisson, K., Seabrook, S., Cristi, A., & Matthes, L. C. (2022). Evidence of phytoplankton blooms under Antarctic sea ice [Original Research]. Frontiers in Marine Science, 9. https://doi.org/10.3389/fmars.2022.942799 
  3. 圖片來源:https://www.sciencealert.com/giant-blooms-of-microscopic-life-seem-to-be-thriving-beneath-antarctic-ice(圖:Brett Monroe/Moment/Getty Images)
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