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我要统治世界:微小的浮游生物,影响全球,陷入困境

放大字体  缩小字体 2024-12-05 04:26  浏览次数:17

The character Plankton, in a still shot from the animated film, "The Spo<em></em>ngeBob Movie: Spo<em></em>nge Out of Water." (Screenshot via Paramount Pictures Internatio<em></em>nal YouTube Channel)动画电影《星际传奇》(The Spo)的静态镜头中出现的角色痞老板(痞老板)ngeBob电影:热点;离开水。”(截图来自派拉蒙国际影业YouTube频道部分)

浮游生物,海洋漂流物,由潮汐和洋流携带的各种生物,帮助科学家了解水下发生的事情以及气候变化如何威胁海洋和大陆。

这个奇怪的金属盒子从海浪中被拖到船上的甲板上,看起来就像从孩子的想象中打捞出来的宇宙飞船。

但是,当科学家克莱尔·奥斯特打开它,抽出里面的丝卷时,她正在寻找地球上一些最重要的生物——浮游生物发出的绿色光芒。

这是一个连续浮游生物记录仪,类似鱼雷的装置,90年来一直被商船和渔船拖着在一个巨大的航线网络上。它们通过收集一些最小的居民来帮助研究人员更好地了解海洋。

他们所看到的是,随着气候变化使海洋升温,浮游生物正在移动——这对海洋生物和人类都可能产生深远的影响。

Scientist Clare Ostle poses alo<em></em>ngside a recording device co<em></em>ntaining silk scrolls, on the Mba<em></em>sepia research vessel, off the coast of Plymouth, south England, Aug. 26, 2021. (AFP Photo)
A sample co<em></em>ntaining Calanus helgolandicus, a type of zoo plankton, is pictured at the Marine Biological Association in Plymouth, south England, Aug. 26, 2021. (AFP Photo)

浮游生物——随潮汐而来的生物——是海洋食物网的基础。但它们也是一个复杂平衡系统的一部分,帮助我们所有人生存。除了帮助产生我们呼吸的大部分氧气,它们也是全球碳循环的关键部分。

太平洋CPR调查的协调员奥斯特在展示英国普利茅斯海岸的浮游生物记录仪时告诉法新社说:“我们看到的大事情是变暖。”

CPR调查记录了近几十年来浮游生物决定性地向两极转移,因为洋流的变化和许多海洋动物前往较冷的地区。

较小的温水浮游生物也在取代更有营养的冷水浮游生物,通常也有不同的季节循环,这意味着以它们为食的物种也需要适应或移动。

“最大的担忧是,变化发生得太快,生态系统无法恢复,”奥斯特说,并补充说,急剧上升的温度可能导致“整个渔业崩溃”。

由于近一半的人类大约20%的动物蛋白质依赖于鱼类,这可能是毁灭性的。

A plankton analyst looks through the microscope at a sample of fish larvae from the North West Atlantic, at the Marine Biological Association in Plymouth, south England, Aug. 26, 2021. (AFP Photo)
Krill from the island of South Georgia in the southern Atlantic Ocean, is pictured at the Marine Biological Association in Plymouth, south England, Aug. 26, 2021. (AFP Photo)

生物泵

浮游生物在希腊语中是“漂浮”的意思,是一个包罗万象的术语,从比人类头发宽度小许多倍的光合作用细菌,到拖着长长的卷须的水母,无所不包。

浮游植物主要有两种类型:浮游植物,即各种各样的植物状细胞,通常被称为藻类;还有浮游动物,如磷虾、鱼、蟹和其他海洋生物的幼虫。

浮游植物利用太阳光进行光合作用,将二氧化碳转化为能量和氧气。

事实上,科学家估计,地球上大约一半的氧气是由海洋产生的,而这主要要归功于浮游植物。

Storage racks for Co<em></em>ntinuous Plankton Recorders (CPR) are seen at the The Marine Biological Association in Plymouth, south England, Aug. 26, 2021. (AFP Photo)
A map showing different routes for Co<em></em>ntinuous Plankton Recorders (CPR) is pictured at the The Marine Biological Association in Plymouth, south England, Aug. 26, 2021. (AFP Photo)

它们对海洋的“生物碳泵”也至关重要,这有助于海洋锁住燃烧化石燃料排放的至少四分之一的二氧化碳。

树木把碳储存在木头和树叶里,而浮游植物则把碳储存在它们的身体里。

它通过食物网,浮游植物被浮游动物吃掉,而浮游动物又被从鸟类到鲸鱼等生物吃掉。

“在海洋生命周期的某个阶段,几乎所有你能想到的东西都会以浮游生物为食,”CPR调查负责人大卫·约翰斯说。

当死去的浮游生物或它们的捕食者的有机物沉入海底时,它会带走碳。

Plankton analyst Usha Jha looks through a microscope at a sample of fish larvae from the North West Atlantic, at the Marine Biological Association in Plymouth, south England, Aug. 26, 2021. (AFP Photo)
A plankton analyst looks through a microscope at the Marine Biological Association in Plymouth, south England, Aug. 26, 2021. (AFP Photo)

“不断升级的影响”

但科学家警告说,气候变化已经给该系统带来了压力,海洋温度上升,从深海到达海洋上层的营养物质减少,二氧化碳水平增加使海水酸化。

联合国表示,气候变化已经“将海洋和沿海生态系统暴露在几个世纪到几千年的前所未有的条件下,对世界各地的海洋生物造成了后果。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)在一份泄露的关于气候影响的报告草案中预测,“对海洋生物的影响将不断升级。”该报告将于明年公布。

虽然浮游植物的适应力相对较强,而且随着海洋变暖,它们很可能会继续转移领地,但IPCC预计,海洋环境的恶化最终将导致本世纪的整体下降。

全球浮游植物的平均生物量(总重量或数量的衡量标准)预计将下降约1.8 - 6%,具体取决于排放水平。

但由于其极其重要,即使是适度的减少也会“放大海洋食物网”,最终导致海洋生物减少约5%至17%。

普利茅斯大学的浮游生物生态学家Abigail McQuatters-Gollop说,“随着浮游生物群落的变化,碳循环和碳封存也可能发生变化”,更小的浮游生物可能吸收更少的二氧化碳。

在全球领导人准备参加联合国气候变化峰会之际,气候变化问题是一个鲜明的例子,表明人类活动的加速影响正在破坏复杂的维持生命的系统。

Storage racks with the recording device co<em></em>ntaining silk scrolls from the Co<em></em>ntinuous Plankton Recorder (CPR) are pictured at the Marine Biological Association in Plymouth, south England, Aug. 26, 2021. (AFP Photo)
带记录装置的存储架 印有公司的丝绸卷轴 2021年8月26日,英国南部普利茅斯的海洋生物协会拍摄了连续的浮游生物记录器(CPR)。(法新社图片)

考虑小

McQuatters-Gollop指出,解决这个问题并不像种树那么简单。

但可持续捕捞、减少污染物和遏制二氧化碳排放都有助于改善海洋健康。她说,在过去,保护重点是“大的东西,可爱的东西,或者直接有价值的东西”,比如鲸鱼、海龟和鳕鱼。

但它们都依赖浮游生物。

虽然这种“失明”可能是因为它们是微小的,但人们可以在海滩上看到浮游生物的痕迹——海浪上的泡沫,或者夜间生物发光的闪烁。

或者在儿童电视节目《海绵宝宝》中,它的角色“浮游生物”是“最著名的浮游生物”,McQuatters-Gollop说。

当浮游生物大量“开花”时,从太空中都能看到,它们把海水变成令人吃惊的绿宝石,或者创造出梵高的乳白色漩涡,这对海洋生物至关重要。

像陆地植物一样,浮游植物需要硝酸盐、磷酸盐和铁等营养物质来生长。

但它们也可能拥有太多的好东西:富氮肥料的流失被认为是造成有害藻类大量繁殖的罪魁祸首,就像今年土耳其海岸的粘性“海鼻涕”。

政府间气候变化专门委员会警告说,这些污染可能会毒害海洋生物,或使水中的氧气窒息,并可能因气候变暖而加剧。

Plankton illuminate the beach in the Maldives. (Shutterstock Photo)
浮游生物照亮了马尔代夫的海滩。(在上面图)

与此同时,上月发表在《自然》(Nature)杂志上的研究发现,2019年和2020年澳大利亚的大型野火带来的烟雾中携带了铁,引发了数千英里以外的浮游植物的巨大膨胀,这些浮游植物可能吸收了大量的二氧化碳。

沙尘风暴或火山爆发的养分可以使植物开花,正是这些“自然过程”启发了剑桥气候修复中心的创始人大卫·金(David King)。

金支持一个备受争议的观点,即通过向浮游生物表面喷洒铁来“施肥”。

该理论认为,这不仅有助于吸收更多的二氧化碳,还会导致海洋生物的激增,最终有助于增加因捕猎而遭到破坏的鲸鱼数量。

更多的鲸鱼等于更多的鲸鱼粪便,这些粪便富含浮游生物繁殖所需的营养物质,金希望能够恢复海洋中的“奇妙的循环经济”。

一个试点项目将在阿拉伯海一个被小心地密封在“巨大塑料袋”中的区域尝试这项技术,但金承认,这个想法引发了人们对意想不到后果的担忧:“我们当然不想让海洋缺氧,我很有信心我们不会。”

海洋奥秘

海洋生物已经进行光合作用数十亿年了,比陆地植物早得多。但我们对它们还有很多要了解。

直到20世纪80年代,科学家才将浮游细菌命名为原绿球藻,现在认为它是地球上最丰富的光合作用物质。

事实证明,一些“漂流者”会游泳,而其他人则是公共生活的主人。

以珊瑚和浮游生物的伙伴关系为例——这种关系是如此重要,以至于当它因温度升高而破裂时,珊瑚就会变白。

法国国家科学研究中心(CNRS)和法国格勒诺布尔阿尔卑斯大学(University of Grenoble Alpes)的约翰·迪塞勒(Johan Decelle)说,还有一个叫Acantharea的细胞,形状像雪花,它可以收集进行光合作用的藻类,并将它们控制成一个产生能量的“电池组”。

它们一直被“忽视”,因为它们溶解在科学家用来保存样本的化学物质中。

Plankton organisms. (Shutterstock Photo)
浮游生物有机体。(在上面图)

为了在高分辨率电子显微镜下研究浮游生物,Decelle过去常常在法国海岸收集样本,然后把它们装在一个特殊的冷却盒子里,开车几个小时回到格勒诺布尔。

但今年,他与欧洲分子生物学实验室(European Molecular Biology Laboratory)合作开展了一项开创性项目,将高科技冷冻技术虚拟地带到海滩上。

这使得研究这些脆弱的有机体尽可能接近它们的自然环境。

相比之下,连续浮游生物记录器最终会把它们的样本捣成“公路上的动物尸体”,奥斯特尔说。

这项始于1931年的调查旨在了解浮游生物是如何影响鲱鱼种群的,其价值来自于数十年的数据。

科学家们用它来追溯气候变化,它在识别微塑料方面发挥了重要作用。

奥斯特利用CPR船只的日志表明,像购物袋这样的“大型塑料”早在20世纪60年代就已经在海洋中出现了。

到去年被授予吉尼斯世界纪录的最大海洋采样距离时,它已经研究了相当于326次环绕地球的距离。

从普利茅斯的小船上看,阳光在水面上滑行时,水面显得平静。但每一滴都充满了生命。

奥斯特说:“在那里有一整个星系的事情在发生。”

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