热浪如何影响北极浮游植物

发布时间：2024-06-20 15:36:27 栏目：精选百科

导读 北极海洋食物网的基础——浮游植物，对热浪的反应与对持续升高的温度的反应截然不同。这是阿尔弗雷德·韦格纳研究所 AWIPEV 站最近进行的...

北极海洋食物网的基础——浮游植物，对热浪的反应与对持续升高的温度的反应截然不同。这是阿尔弗雷德·韦格纳研究所 AWIPEV 站最近进行的首次针对该主题的实验发现的。正如《科学进展》杂志刚刚发表的一项研究表明，浮游植物的行为主要取决于热浪之后或之间的冷却阶段。



近年来，全球范围内热浪频发，北极地区也越来越常见。热浪来袭时，不仅空气变暖，海洋温度也会升高，温度会连续至少五天显著高于季节平均值。但这些短期温度波动对极地生物的影响仍不清楚。为了阐明这一问题，由汉堡大学和康斯坦茨大学的 Klara Wolf 博士和亥姆霍兹极地与海洋研究中心 (AWI) 阿尔弗雷德·韦格纳研究所的 Björn Rost 博士领导的团队现在通过实验研究单细胞藻类(浮游植物)如何应对这些极端事件。鉴于浮游植物是海洋食物网的基础，其变化可能会对整个北极生态系统产生影响。

在斯瓦尔巴群岛 AWIPEV 站进行的孵化实验中，研究人员让附近 Kongsfjorden 的天然浮游植物群落在不同条件下生长 20 天——正常和升高但恒定的温度(2° C、6° C、9° C)。为了进行比较，他们让浮游植物反复经受不同强度的热浪(6° C、9° C)，每次持续五天，中间有三天的降温阶段，温度为季节平均温度(2° C)。研究人员在规定的时间间隔收集了不同类型的样本，以表征生理反应和任何潜在的物种变化。

“在稳定的温度下，即使温度极端升高 7° C，也会导致生长加速和生产力提高，物种组成变化出奇地小，甚至在数周内也是如此，”克拉拉·沃尔夫在谈到实验结果时说道。“相比之下，热浪的影响要复杂得多，而且不遵循相同的模式。这意味着我们对持续温度升高的认识不能轻易应用于这些通常只持续几天的短期温暖阶段。”造成这种差异的原因之一显然是，不仅暴露在升高的温度下会对生产力产生重大影响，而且热浪之后或之间的冷却阶段尤其如此——而人们对这些影响知之甚少。

“我们才刚刚开始从机制上了解热浪如何影响极地地区，”AWI 生物学家 Björn Rost 说道。“我们的研究迈出了重要的第一步，表明了我们需要更深入地研究热浪的哪些方面以及哪些与浮游植物相关的过程。此外，我们的研究表明，我们对持续高温过程和影响的了解不能简单地一一应用。”事实上，涉及温度波动的情景会产生广泛的影响，这就是为什么预测它们的影响比预测持续变暖更为复杂的原因。

因此，为了更好地预测和建立有关初级生产和北极生态系统如何响应气候变化的模型，仅仅研究平均温度的影响是不够的;温度波动的影响需要得到更多的关注。虽然稳定升温到一定温度会提高生产力，但有些热浪会降低生产力，而另一些热浪会提高生产力。因此，更好地掌握温度变化的影响，特别是冷却阶段的影响，对于改进对潜在生物多样性变化的预测至关重要。对浮游植物的研究至关重要，因为食物网基础的变化会影响所有较高的营养级，直至渔业。