光合作用和南极洲。这可能不是最直观的组合,但这片以雕塑般的冰山和行进中的企鹅而闻名的冰冷大陆,也是盛开的藻类、苔藓、地衣甚至一种草的家园。

当然,它们是罕见的:整个大陆只有不到1%的地方是永久无冰的。而陆地上的植被必须在很大程度上依赖融化的冰雪来提供水。

这是一个脆弱的生态系统的一部分,随着全球气温上升,科学家们渴望了解这一生态系统,不仅影响着南极的大片冰层,还影响着那里微妙的生命平衡。

一个英国科学家团队最近绘制了有史以来第一张大规模的地图,并对南极半岛的绿藻范围进行了估计。南极半岛是一个向南美洲延伸800多英里的山区,是世界上变暖速度最快的地区之一。该研究结果发表在该杂志上自然通讯研究表明,“绿雪”是非洲大陆重要的碳汇,每年通过光合作用吸收约479吨碳。

研究人员马特·戴维在泻湖岛上采集雪藻样本。
研究人员马特·戴维在泻湖岛上采集雪藻样本。莎拉·文森特

剑桥大学和英国南极调查局的研究人员领导了这项研究,马特·戴维说:“从全球范围来看,二氧化碳的吸纳量很小,但与此同时,这对南极洲来说意义重大。”他补充说,这一吨位大致相当于87.5万辆汽车平均每次行驶10英里所排放的碳量。

戴维说,随着科学家们对南极藻华的总生物量有了更全面的了解,来自南极藻华的碳吸吸量可能要高得多。藻华有绿色、红色和橙色的种类,可以使它们居住的雪看起来有颜色。

南极的光合生物还包括那些苔藓、地衣和两种开花植物(南极毛草和南极珍珠草),它们进一步促进了碳的总吸收。

在12月到2月的南方夏季,海藻群落在南极半岛的海岸线上相对丰富,当时的平均温度略高于冰点。Davey说,研究中包括的绿藻喜欢潮湿的雪,因为微生物需要液态水来繁殖。它们还在企鹅聚居地、鸟类筑巢地和海豹栖息地附近茁壮成长,因为动物粪便为繁花提供了营养丰富的氮和磷酸盐。

为了获得更准确的结果,科学家们补充了来自欧洲航天局哨兵2号卫星的数据,并从实地测量。该论文的主要作者安德鲁·格雷(Andrew Gray)说,来自卫星的信息可以测量从南极表面反射的特定波长的光,可能会受到云层覆盖和可能被误读为绿藻的错误信号的阻碍。

南极也有“粉红雪”。最近的研究只研究了绿藻,但研究人员希望将红藻华也纳入其中,以便更好地了解藻类在南极生态系统中的生命周期和动态。
南极也有“粉红雪”。最近的研究只研究了绿藻,但研究人员希望将红藻华也纳入其中,以便更好地了解藻类在南极生态系统中的生命周期和动态。马特·戴维

研究人员还邀请民间科学家发送了几个夏天拍摄的藻华照片。“这对我们来说是很好的数据,因为我们不可能无处不在,”戴维说,他最近在奥班的苏格兰海洋科学协会开始了一个新职位。

剑桥大学和爱丁堡NERC场光谱设施的研究人员格雷说,红色和橙色藻类被排除在这项研究之外,因为它们含有的色素会干扰卫星。“有红色物种和绿色物种,”他说。“但你也会看到绿色物种变红,就像你在秋天看到树木变红一样。”

(该研究指出,卫星探测到的绿色水华可能包括一些红色和橙色细胞,但其发现是基于叶绿素(一种绿色色素)的读数,并假设水华主要是绿色物种。)

格雷和戴维说,他们未来的研究目标包括纳入红藻华,并最终将他们的地图扩展到整个南极洲。他们还想更好地了解藻类的生命周期和生理机能。戴维说:“我们对生物学和生理学了解得越多,我们就能更好地了解[更广泛的]生态系统。”

安克雷奇岛上五彩缤纷的雪藻。
安克雷奇岛上五彩缤纷的雪藻。马特·戴维

对于研究南极洲所有类型植被的科学家来说,一个大问题是,随着更高的温度侵蚀地球上这个偏远地区,它的生态系统将如何发展。(今年2月,巴西科学家报告了南极洲有记录以来的最高温度:20.75摄氏度,接近70华氏度。)

目前的预测预测,随着冰雪融化加速和新的土地开放,藻类大量繁殖和植物生长将会扩大。但就像自然界中的许多事物一样,许多动态和相互关联的因素在起作用。除此之外,气候变化对企鹅、鸟类和海豹的影响也可能影响藻类、苔藓和它们的兄弟的生存——这些相互交织的生命纽带正在以不那么缓慢的速度变化着。