海洋中遍佈著極小的微生物,其中一些將海洋表面「染」成了綠色,它們既能夠吸收也可以釋放溫室氣體二氧化碳,對地球的碳預算發揮著重要作用。現在,科學家們在關於全球變暖將給海洋微生物帶來何種影響的研究方面取得了進展。

氣候變暖對海洋關鍵微生物的影響尚不確定  

據趣味科學網報導,科學家試圖回答的一個大問題是:微生物吸收到海洋中的碳量會因海洋升溫出現怎樣的變化?而在預測未來的氣候時,這一問題的答案可能會被納入考量。

從一些觀測點的記錄可以窺見事態如何發展,同時,新技術使科學家們得以研究海洋微生物的基因組,從而更深入地瞭解微生物本身。俄勒岡州立大學微生物 學教授斯蒂芬●喬凡諾尼(Stephen Giovannoni)認為,目前面臨的挑戰在於要將所有這些信息綜合在一起。日前《科學》雜誌就此問題發表了由喬凡諾尼聯合署名的評論文章。

海洋中的一些微生物,比如在春天繁盛的浮游植物,可以通過光合作用將大氣中的二氧化碳吸收並轉變成有機物。而另外一些生活在深海中的微生物則以浮游 植物為食將二氧化碳回收,其結果是二氧化碳又被釋放出來。但有些碳永遠不會被回收,而是隨著浮游植物和其他表面的浮游生物下沉而被留存在海洋深處。這個所 謂的「泵」導致海洋從大氣中吸收的二氧化碳比返還的還多,從而可能抵消人類排放的二氧化碳。

「我們真的需要知道海洋中的情況,因為它們能夠吸收人類活動產生的二氧化碳,是真正具有巨大緩衝作用的因素之一。」喬凡諾尼說。

浮游植物和充當二氧化碳「回收站」的微生物決定了有多少碳被海洋吸收、又有多少碳返回到了大氣中。比如,較重的硅藻下沉速度更快,帶進海洋中的碳也就更多。「這是我們不瞭解的部分,也我們需要去瞭解的。它很複雜。」喬凡諾尼表示。

海洋的季節性波動會對何處的何種微生物有影響(毫無疑問,越遠離赤道波動越顯著),這樣的數據很難被獲取。

百慕大附近一個觀測點的長期數據顯示,春天繁殖現象明顯,而這些浮游植物主要在冬季和春季興盛,夏季和初秋則是藍細菌(又稱藍綠藻)的天下。而在夏威夷的一個觀測點發現,季節變化和浮游植物的大量繁殖均不太明顯,一年四季都由較為穩定的微生物群落佔主導地位。

喬凡諾尼表示,兩個站點之間的差異是由兩地白天的長短和天氣造成的。其中部分原因在於,百慕大的位置更北,這意味著冬季其水溫更低,進而促使冷暖水 流融合交換,將營養物質帶到了海洋表面供浮游植物食用。而溫暖的海水更穩定,更不容易混合,這便阻止了營養成分被拉升到海表,因此也能抑制藻類大量繁殖。

氣候變化預計將導致海洋表面溫度升高,但目前還不清楚這對微生物和它們吸收或回收的碳意味著什麼。喬凡諾尼說,目前就某種情況而言,科學家們還不太瞭解這些回收二氧化碳的微生物以及它們與浮游植物之間的相互作用。

「這個新的知識會對我們作出的預測產生多大影響,這個問題還沒有結論,但毫無疑問,我們對細節的瞭解獲得了非常迅速的進展。」他說。

他和俄勒岡州立大學的微生物學家凱文●維京(Kevin Vergin)以及該評論文章的其他作者建議,開發一套自動化設備用以監測同一地點的海洋微生物群落的長期變化。他們還呼籲科學家們建立一種標準化的方式來評估微生物多樣性。

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