北极海冰下降驱动海洋浮游植物更远的北方

根据一项新的研究，形成海洋食物网基础的浮游植物花朵向北扩展到以前从未见过的无冰水域。

一项基于海洋卫星图像的新研究揭示了北冰洋浮游植物的春季开花，这是以前不存在的，以每十年纬度1度的速度向北扩展。虽然这个地区以前没有发生大量浮游植物或浮游植物大爆炸，但浮游植物以低生物量存在于北极中央盆地。该研究还发现浮游植物的初级生产力，或浮游植物将阳光转化为化学能的速度，在春季开花期间增加。

据研究报告的作者称，过去几十年北极海冰的减少已经让开阔水域的地区开辟了浮游植物可以茁壮成长的地区。研究人员不确定这种扩张会对食物网产生什么影响，但结果表明冰盖的减少正在以不可预见的方式影响海洋生态系统。

如果海冰继续下降，它可能会使浮游植物春季开花更远，并进一步提高初级生产力。根据该研究，这些变化可能会影响北冰洋作为碳源或碳汇的命运。

“如果冰袋在夏季完全消失，那么浮游植物的春季开花将会产生影响，”Sophie Renaut博士说。加拿大魁北克市拉瓦尔大学的学生，以及美国地球物理联盟期刊“地球物理研究快报”新研究的主要作者。“我们无法准确预测它将如何演变，但我们非常肯定会对整个生态系统产生严重影响。”

生态系统中的浮游植物

浮游植物是微生物，生活在水中，消耗二氧化碳并通过光合作用释放氧气。在这个过程中，它们将太阳光转化为化学能。浮游植物形成海洋食物网的基础，间接地喂养从小鱼到多吨鲸的所有东西。

根据美国宇航局地球观测站的数据，浮游植物的生长取决于二氧化碳，阳光，养分，水温和盐度，水深和放牧动物的可用性。当条件理想时，浮游植物种群的增长会爆炸或开花。虽然花朵可持续数周，但个体浮游植物的寿命很少超过几天。

北冰洋的浮游植物通常在每年春天开花。在过去，北极纬度最高的地区几乎没有浮游植物的大量繁殖，因为这些地区通常都被海冰覆盖。近几十年来，海冰已经下降，在春季早些时候破裂，或者在北极的某些地区根本没有形成。

在这项新的研究中，Renaut和她的同事想知道最近的海冰下降是否对春季浮游植物的繁殖有任何影响。他们利用卫星观测海洋颜色 - 提供浮游植物生物量和初级生产力的估计 - 来追踪从2003年到2013年每年春季的花朵变化。

他们发现春季的花朵正在向北扩展，初级生产力也在增加。根据该研究，在春季和夏季，北冰洋的初级生产力净增长率在2003年至2013年间增加了31%。研究人员还发现，俄罗斯北部巴伦支海和卡拉海的这些花朵正以每十年纬度1度的速度向北扩展。

海冰下降的意外影响

根据Renaut的说法，本季早些时候发生的海冰融化产生了更大的开放水域，可以作为浮游植物生长的孵化器并延长其生长季节。

作者怀疑春天的花朵有朝一日会延伸到北极的中央盆地，这个盆地几乎涵盖了纬度80度以北的所有东西。但是，由于缺乏营养，初级生产力可能会保持低水平。较少的冰盖意味着春天的花朵和冰下的花朵也可能必须争夺光和营养，从而改变海洋生态系统的流动。结果表明该地区发生了很大变化，从未出现冰盖。

“极地地区 - 南大洋和北冰洋 - 它们非常重要，因为它们在调节全球气候方面起着关键作用，”Renaut说。“如果海冰在夏季在北冰洋完全消失，这是我们几十年来的预期，它将对生态系统产生影响，但也可能对气候产生影响。”

乔治亚大学海洋科学教授Patricia Yager没有参与这项新研究，他说，如果动物尚未准备好吃掉浮游植物，他们在某些地区观察到的早期藻华生长可能会产生相当大的影响。

“这种不匹配的时间可能会导致北极食物网的重大变化，不仅影响当地动物和居住在那里的人们，还影响依赖这些北极资源的全球迁徙动物种群，”雅格说。“在北极地区发生的事情不会留在北极地区。”

大学空间研究协会的研究科学家Cecile Rousseaux没有参与这项新研究，他说该研究通过调查北极个别地区的浮游植物生产力来推进该领域的研究，并代表减少冰的影响的证据。封面有关于北冰洋的生化循环。然而，Rousseaux指出该研究确实存在局限性。

“同样重要的是要记住，我们目前受限于可用于研究这些变化的数据量，”Rousseaux说。“卫星数据的更长时间序列将使我们能够确认浮游植物生产力的这些趋势是否持续存在。”