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在2010年和2011年的夏季,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)的考察項(xiàng)目在北冰洋波弗特海和楚科奇海海域?qū)Ξ?dāng)?shù)氐纳?,生態(tài)和生物化學(xué)情況進(jìn)行了考察
這是顯微鏡下看到的一種硅藻,它們是最常見(jiàn)的浮游植物之一。這些硅藻出現(xiàn)在2011年ICESCAPE項(xiàng)目考察期間從冰層下方5英尺(1.5米)處獲得的海水樣本中
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(hù),它下方的冰層厚度大打折扣,從而讓大量陽(yáng)光得以透過(guò)清澈的湖水和下方薄薄的冰層照射到下方的海水
北京時(shí)間6月13日消息,據(jù)美國(guó)宇航局網(wǎng)站道,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(guò)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(lài)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(shuō):“如果在這次考察之前有人問(wèn)我說(shuō)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。”他說(shuō):“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(kāi)始變得可以通過(guò)光線(xiàn),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(xiàn)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(kāi)闊水面漂流而來(lái),而是在原地出現(xiàn)繁殖的。在開(kāi)闊水面由于陽(yáng)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(kāi)闊的無(wú)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_(kāi)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(shuō):“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(shuō):“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?!?/p>
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(niǎo)。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(yú)類(lèi)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?,以及食物鏈上更高?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(lái)說(shuō),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(lái)越困難。如果海洋浮游生物繁殖的高峰期過(guò)早到來(lái),這些生物就會(huì)錯(cuò)過(guò)豐富的食物?!?/p>
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(yáng)光透過(guò),因此冰層下的海水中那些需要依賴(lài)光合作用的海洋浮游植物是無(wú)法生存的。然而在近10年間,更加年輕,更薄的冰層正越來(lái)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(guò)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(shuō),這些水面廣闊卻水深很淺的冰上湖泊成了海洋的窗戶(hù),它下方的冰層厚度大打折扣,從而讓大量陽(yáng)光得以透過(guò)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?!?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(fǎng)問(wèn)教授。
艾利戈說(shuō):“到目前為止,我們還無(wú)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(shuō):“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(lái)還將在更廣泛的海區(qū)內(nèi)發(fā)生。”有關(guān)這項(xiàng)研究的論文已經(jīng)發(fā)表在了《科學(xué)》雜志上。(晨風(fēng) 新浪科技)