野火季来了，浮游植物接泼天的“大餐”——烟灰
摄影：Linda©绿会融媒·“海洋与湿地”（OceanWetlands）
海洋与环境生物学教授戴维·哈金斯(David Hutchins)及其研究团队最近在《自然地球科学》期刊上发表了一篇关于海洋浮游植物行为的研究论文，为全球变暖如何影响不同浮游植物种群奠定了新基础。微生物海洋生物可以依靠野火释放的黑碳茁壮成长，并增强海洋碳汇。但是，科学家们仍然强调它们的碳封存作用是有限的。
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2023年，野火在全球范围内产生了超过21亿吨二氧化碳排放量。根据美国国家环境保护局（EPA）的数据，这相当于一年内5亿辆燃气汽车的排放量。随着2024年夏天野火季的到来，几个研究小组正在努力证明一些小植物物种能够抵消其中一些污染物的能力。
从卫星上看，海洋的某些部分看起来比周围的蓝色海水更浑浊一些。这些螺旋状结构充满了被称为浮游植物的微小植物，它们产生了我们呼吸的大部分氧气。
俄罗斯北部和斯堪的纳维亚半岛的晴朗天空中，巴伦支海呈现出蓝色和绿松石色的漩涡。这张真彩色图像由NOAA-20卫星于2018年7月30日拍摄，显示了大量浮游植物的繁殖。图片来源：NOAA
微小的浮游植物在全球的海洋、河口和河流表面茁壮成长。它们是浮游动物和小鱼的首选食物。但除了支持食物链之外，这些几乎看不见的生物还承担着一项重大使命：吸收二氧化碳，从而增强海洋碳汇效应。它们的行为可以缓冲自然和人为气候变化的影响，降低大气中碳排放量的危险水平。
浮游植物与一种叫做“黑碳”的气溶胶相互作用，黑碳是一种黑色且非常细小的颗粒，通常被称为烟灰。黑碳是燃烧化石燃料、生物质和木材释放的一种污染物，会增加哮喘和一系列呼吸系统疾病的风险。
但黑碳确实有一个优点：它富含铁和氮，某些浮游植物物种迫切需要这两种营养物质，而海洋中往往没有足够的营养物质。
海洋科学副教授、另一篇研究野火生态学的论文作者罗德里戈·里埃拉(Rodrigo Riera)说，大型森林火灾每年可排放4000万至2.5亿吨的黑碳。这些排放物可能需要几天或几周才能到达附近的海洋。但这种火灾的后果可能会影响当地的生态系统数月，就像2019年和2020年烧毁了5900万英亩土地的澳大利亚大规模野火一样。
正是在这种情况下，浮游植物才会茁壮成长。研究人员最近研究了2019年3月席卷印度半岛北部的野火，发现大火释放了43万吨碳。其中64吨是黑碳气溶胶，在几天内向东移动，沉降到太平洋，成为饥饿的浮游植物的食物。
有了黑碳提供的足够营养，浮游植物群落开始生长并开始捕获更多到达海洋的其他碳颗粒。该研究预测，在2019年3月野火释放的所有二氧化碳排放中，浮游植物帮助海洋吸收和储存了超过一半的二氧化碳，将其转化为它们生存所需的固体碳。
这个储存步骤至关重要。当浮游植物死亡时，浮游植物和碳会沉入海底。
“我们将这个过程称为生物泵，”哈金斯（Hutchins）说。这是海洋碳汇发挥作用的众多方式之一。
哈金斯和里埃拉独立研究海洋微生物物种，他们还发现，在野火发生之前缺铁的浮游植物群落，在黑碳出现后蓬勃发展。随着野火趋势的加剧，他们的研究表明，浮游植物将抵消部分污染，因为它们会吸收烟尘的营养物质。
这是一个有希望的结果，也表明地球有一些自然反馈系统可以作为阻挡排放驱动变暖的屏障。
但仅靠浮游植物无法阻止火灾的全部影响。它们不会吸收落入其水域的所有二氧化碳，更不用说这些灾难排放出的其他有害污染物了。
“所有被释放的二氧化碳都在破坏气候，”哈金斯说。他补充说，虽然“污染对海洋碳储存有轻微的积极影响”，但浮游植物群落所能储存的碳根本不足以抵消火灾在其他地方造成的所有损害。
上图：纽约湾地区发现的一种链状硅藻，是一种常见的浮游植物。图片来源：NOAA
浮游植物能够容纳的碳量也因洋流和水温等外部因素而异。美国地质调查局名誉科学家詹姆斯·克洛恩(James Cloern)表示，虽然一些种群可能在较温暖的海洋区域茁壮成长，但其他种群则遭受损失。浮游植物的生产力甚至会在特别热的水域中下降。
“海洋的某些区域正在接近某些浮游植物的上限温度，这些浮游植物在食物链和碳储存中发挥着非常重要的作用，”哈钦斯补充道。
一旦达到这些上限，浮游植物群落可能会消亡，从而在生物碳封存循环中留下空白。
过多的营养物质也可能有害。哈金斯说，一些专家主张故意向海洋中撒铁，以期促进浮游植物的活动。然而，这种方法可能会引发有毒藻类大量繁殖，导致鱼类和海草死亡，或永久改变海洋生态系统。
克洛恩还表示，一些浮游植物的生长并非由气候变暖或野火引起。人类活动会将污染物排放到其所接壤的水域。浮游植物的活动也会随季节而波动。
“无论浮游植物对全球变暖的反应是什么，它们并不是全球海洋的普遍反应，”克洛恩说。
（注：本文仅代表资讯，供读者参考，不代表平台观点。）
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编译 | Daisy
审核 | Maggie
排版 | 绿叶
【参考资料】
1.https://insideclimatenews.org/news/29072024/phytoplankton-wildfire-black-carbon-emissions/
2.https://www.nature.com/articles/s41561-024-01454-w
3.https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0169534723003324
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