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北极浮游植物大爆发 影响海洋生物生存繁衍(图)

http://www.kexue.com 2011-03-20 09:23:52 外滩画报  发表评论


北极浮游植物大爆发

  每到春夏季节,北冰洋上的浮冰就会受热融化,在密度和咸度更大的海水上铺出了一条淡水带。在海水分层和季节性日照的作用下,海中的浮游植物也迎来了繁殖的高峰。于是,沿着后退的冰缘线,一条狭长的浮游植物带形成了。从太空中俯瞰,植物带在海水中氤氲弥漫,仿佛一桶淡绿色的颜料倒入了蔚蓝的大洋。

  过去,对浮游植物暴发的研究主要靠的是坐船出海。但随着现代卫星技术的进步,科学家已经可以通过高分辨率的遥感图片来观察浮游植物在很长一段时间的生长情况。新技术的应用使得研究更富效率,也揭示了一个令人担忧的事实。

  3月9日的《全球变化生物学》(Global Change Biology)杂志上刊登了一篇研究报告,报告中指出,北冰洋海域的浮游植物暴发时间正逐年提前。作者认为,这个趋势将为北极的生态造成不可估量的后果。

  海水提前变色,影响未知

  这项研究的主力是美国加州的斯克利普斯海洋学研究院,葡萄牙和墨西哥的科学家也参与其中。科学家们通过三部美国和欧洲的气象卫星,追踪了1997到2009年间全球浮游植物的暴发情况。暴发期间,数十亿计的浮游植物个体在一至两周的时间内就能将大片海水染成绿色,卫星就是通过海水的颜色变化来追踪其数量变化的。

  研究人员承认,除了浮游植物之外,冰块和云层都可能干扰对海水颜色的观察结果。在排除干扰、获得有效数据之后,他们发现11%的海域出现了暴发提前的现象,而暴发晚于往年的海域只占1%。研究带头人马蒂·卡赫鲁(MatiKahru)透露,受影响的海域面积约在100万平方公里左右,其中包括加拿大所属的福克斯湾和巴芬海,以及俄罗斯北部的喀拉海。

  卡赫鲁指出,在20世纪90年代末,这些海域的浮游植物数量一般都在九月达到顶峰;而在14年后的今天,多数海域的暴发时间有不同程度提前,其中的一些变化非常剧烈,比如位于格陵兰西北部的巴芬海,今年的暴发时间已经提前到了七月初,相比14年前早了50天左右。

  浮游植物是整个海洋食物链的基础。每当它们的数量增加,以它们为食的浮游动物―如磷虾和其他小型甲壳类动物―也会大量繁殖。以此类推,捕食浮游动物的鱼类、贝类和鲸,以及捕食鱼贝类的北极熊、海豹,乃至鸟类,都会在发时间的变化绝对不是一个孤立事件,而是关系到了附近所有海洋生物的生存繁衍。

  海洋生态学家威廉·赛德曼(William Sydeman)指出,在许多动物的生殖周期中,觅食的时间都是固定的,因此在恰当的时候确保食物供应就成了头等大事。“一旦浮游植物的暴发出现紊乱,就会在食物网中激起连锁反应,其影响将一直波及哺乳动物。”他担心这个事件将导致“整个食物网的崩溃”。

  马蒂·卡赫鲁也表示,目前还不知道以浮游植物为食的动物能否适应这个时间上的变化,从而让自身的重要生命周期(如产卵和仔鱼发育)免受打击。

  全球变暖影响大,相关研究滞后

  研究人员还注意到,上述海域中浮游植物的暴发模式和海冰在初夏的消融模式“惊人地相似”。

  气候学家早就关注起了气候变化对海洋浮冰的影响。美国国家冰雪数据中心(National Snowand Ice DataCenter)在上周发现,北冰洋浮冰在今年二月的覆盖面积低于任何一年的同期水平。中心的研究人员华尔特·麦耶(WaltMeier)表示,自1979年至今,北冰洋的年均浮冰面积已经减少了大约12%,而且这个趋势还在加快;夏季的浮冰面积减幅更大,过去三十年内,北冰洋已经失去了约三分之一的夏末浮冰。

  而浮游植物的提早暴发主要发生在浮冰减少、冰面出现缺口的海域,这使得海洋生物学家在两者之间找起了因果关系。比如马蒂·卡赫鲁就指出:“今年,北冰洋的浮冰比往年融化得早,浮游植物的暴发也比往年来得早。其中的趋势是显著的,我觉得这显然和浮冰的后退有关联。”

  浮游植物的“错时暴发”究竟会对北冰洋的生物影响到什么程度?这个问题目前尚无法回答,因为迄今为止,科学家对北冰洋海域食物链的了解还相当有限。他们尚不能对这片区域的鱼类、海鸟、哺乳类的数量进行有效追踪,即便这些物种真的大幅减少也未必能及时通报。

  赛德曼就表示,附近的动物会如何应对日益提早的浮游植物暴发,现在还是个巨大的未知数。但根据此前的类此研究,情况似乎不容乐观:当北大西洋浮游生物的暴发时间发生变化,这个海域的鳕鱼数量锐减。

  研究的滞后也对北冰洋海域的渔业发展造成了制约。随着北冰洋上的浮冰越来越少,从前在的白令海出没的商业捕渔人渐渐把眼光瞄准了这片海域。但是在2009年,美国的北太平洋渔业管理协会(North Pacific Fishery Management Council)却对北冰洋的商业捕鱼活动下了一纸禁令,理由是这片水域的鱼类数量,甚至鱼类品种,至今都还是未知的。另一个监管部门、国家海洋渔业服务中心(National Marine Fisheries Service)的发言人也表示:“这个区域的捕鱼活动之所以还未获得批准,是因为我们连这里的鱼类数量都不知道,故无法设定配额。”

  但是在上周,服务中心还是公布了三十年来对波弗特海的首次鱼类普查结果―波弗特海是北冰洋位于阿拉斯加以北的部分。普查发现这片海域活动者大量具有商业价值的物种,如太平洋真鳕、雪蟹等等。

  看来不论对科学家还是捕鱼人来说,盘点北冰洋的海洋物种、搞清浮游植物提前暴发的影响都是当务之急;对这片海域的其他动物来说可能同样是如此。

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