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                    《科學畫報》

                    開博時間:2016-07-01 14:43:00

                    由中國科學社于1933年8月創刊,距今已有80年的歷史?!犊茖W畫報》在80年的辦刊歷程中,形成了通俗生動、圖文并茂地介紹最新科技知識,形式多樣地普及科學技術的特點,對提高廣大群眾的科學水平,啟發青年愛好科學、投身科學事業起了很大的作用,當今的不少著名學者、教授、科學家,青少年時代都曾受到它的熏陶和啟發。

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                    全球浮游植物數量劇減之謎

                    2012-10-29 10:59:52

                    /李天新

                    海洋中的浮游植物為地球上的動物提供一半的營養。遺憾的是,有數據表明,它們的數量自1950年以來急劇減少。

                     19152

                     

                    用玻璃瓶裝滿海水,你可能看不到其中的任何生物。換用一張細網過濾一些海水,然后置于顯微鏡下,滿眼都是游動的動物和植物。這片微觀生物世界對地球上的生命至關重要。

                     

                    海洋中的浮游植物為生活在這個星球上的動物提供一半的營養。從小蝦到巨鯨,幾乎每種生活在海洋里的生物的生計最終都要依賴浮游植物,生活在陸地上的許多生物也是如此。全世界30億人的部分食物來源是海洋生物。

                     

                    簡言之,浮游植物是地球生命支持系統的重要組成部分。如果浮游植物減少,將直接威脅地球生物圈中許多生命的生存。在厄爾尼諾事件發生期間,東太平洋的浮游生物數量急劇跌落,給當地的生態系統帶來巨大影響。對此,海洋學家鮑里斯·沃姆深有體會。他在厄爾尼諾事件發生期間前往加拉帕戈斯群島,看到那里發生了巨大的變化,所有的海狗變得皮包骨頭,而且還有很多死鳥。

                     

                    結果令人震驚

                     

                    沃姆一直致力于研究海洋生態系統。綜合諸多數據,沃姆領銜的研究小組于2010年公布了他們研究全球浮游植物數量的結果:自1950年以來,全球浮游植物數量急劇下降。這樣的結果在令人震驚的同時,也引起了部分研究人員的質疑。畢竟,在如此長的時間跨度里,幾乎沒有人發現浮游植物數量在下降。試問,在衛星監測下,我們怎會長時間錯過這一巨大變化呢?

                     

                    事實上,估算海洋中浮游植物的數量并不容易。它與研究雨林或草原不同,雨林或草原中植物的生長情況相對容易測量。但是,多數浮游植物個頭極小,即使在顯微鏡下都很難看到??茖W家們通常利用海洋的綠色程度,估算浮游植物的數量。因為海水越綠,浮游植物的數量越多。

                     

                    現在,衛星能夠直接監測海洋的綠色程度。盡管第一個能夠擔當此任的衛星早在1979年就已進入軌道工作,但是,衛星連續監測海洋綠色程度的記錄始于1997年。這些數據尚不足以提供海洋綠色程度的長期變化情況。想要了解這一長期變化,需要收集通過傳統方式得來的數據。

                     

                    傳統方式之一是采集海水樣品,采用分光光度計測量它的綠色程度。此外,海洋學家大多依賴一個簡易儀器——塞氏盤。它是一個黑白兩色相間的圓鐵盤,在圓盤的中心孔穿一根細繩。把圓鐵盤放入海水中,直至看不到圓鐵盤上的黑白界限,記錄此深度,即可知道海水的渾濁度,以此推斷浮游植物的數量。

                     

                    沃姆的研究小組找來50萬份塞氏盤的數據。他們剔除近海的數據,因為這些數據可能受到近海沉積物的影響而不準確。他們還考慮到,浮游植物在海洋中的分布受到季節的影響,是不均勻的。排除這些干擾后,他們才開始計算浮游植物的長期變化情況。

                     

                    結果出來了,18992008年,浮游植物的數量平均每年比上一年減少1%,自1950年以來,全球浮游植物的數量已下降40%。而且,此次下降的范圍是全球性的,分析表明,地球上80%海域的浮游植物數量都在下降。當然,不同海域的下降水平是不同的。下降最為明顯的是極地和熱帶海域。這個數字令人震驚,起初,就連沃姆的研究小組成員都不敢相信。事實上,他們兩次核查數據,都找不到錯誤。

                     

                    元兇難辭其咎

                     

                    什么導致浮游植物數量大幅下降呢?浮游植物的數量由它們生長的速度和它們被海洋動物吃掉或病毒殺死的速度決定。海洋食物鏈的變化會影響浮游植物的數量。海洋中的小魚越少,以吃浮游植物為食的浮游動物越多。所以,從理論上講,捕魚業也會影響浮游植物的數量。不過,目前這些生態影響很難研究透徹。

                     

                    但是,我們可以從浮游植物的營養來源入手進行分析。我們知道,浮游植物的生長受到肥料的限制,肥料包括重要的營養元素,比如氮、磷和鐵。肥料大多來自下層海水。當風暴攪動海水,下層海水上涌到上層,為上層海水帶來豐富營養。厄爾尼諾事件發生期間,下層海水的上涌活動減少,浮游植物的數量相應減少。所以,即使是在同一海域,浮游植物的數量總在變化中。不過,就整個地球來說,這些變化相互抵消,總的浮游植物產量變化不大。沃姆的研究結果令人震驚的根本在于,總的浮游植物的數量在下降。

                     

                    沃姆第一想到的可能原因是全球變暖。超過90%的地球熱量被海洋吸收。雖然海洋表層水溫上升,加快浮游植物的生長,但是,這并不意味著能夠帶來豐富的產量。當表層海水變得溫暖,它們的密度減小,這樣,較冷的富含營養的下層海水無法上涌到表層,意味著肥料減少。如果浮游植物沒有營養,即使水溫合適,它們也無法生長。所以,總的來說,較高的水溫會減緩浮游植物的生長。

                     

                    海洋學家們幾乎一致同意,全球變暖將減少浮游植物的數量。但是,他們沒有想到的是,按照沃姆的結果,浮游植物數量減少的幅度和范圍如此之大。有的生態學家甚至懷疑這個結果。不過,沃姆確實擁有一批支持他的觀點的科學家。美國伍茲霍爾海洋研究所的斯科特·多尼說,多個氣候模型的預測結果顯示,浮游植物的數量在減少。

                     

                    美國加利福尼亞大學圣芭芭拉分校的大衛·西格爾認為這個結果可能是真的,但是還需要很多的工作確認下降程度如何。他根據一組13年的衛星彩色圖像數據分析,全球變暖導致熱帶地區浮游植物數量明顯下降。這一結果目前尚未發表?!皬哪壳拔覀円阎?,我們已經看到浮游植物數量在下降?!蔽帜氛f,“只是,下降的程度和下降地區的細節,我們還在研究中?!?/SPAN>

                     

                    現有的研究表明,雖然全球浮游植物數量下降的程度和原因還是個謎,但是,海水升溫的確會導致浮游植物數量下降。浮游植物是海洋食物鏈中重要的一個環節。它們數量的下降勢必影響整個食物鏈,進而破壞海洋生態系統??紤]到過度捕撈、海洋污染、二氧化碳濃度上升引起的海洋酸化、海水變暖引起的海洋脫氧,很難預測未來海洋生命的命運。如何挽救這個局面?一方面,持續監測全球浮游植物;另一方面,盡我們所能,控制海水升溫,這又回到人類現階段的共同目標——采取有效措施以減緩全球變暖。

                     

                     


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