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磷蝦與海藻關係 揭海冰對南極生態重要性

2018/4/9 — 12:44

研究團隊分析磷蝦腸胃中的脂肪生物標記(黃綠色位置),以了解海冰對南極生物鏈的重要性
Credit: Russell Hopcroft

研究團隊分析磷蝦腸胃中的脂肪生物標記(黃綠色位置),以了解海冰對南極生物鏈的重要性
Credit: Russell Hopcroft

隨著海冰於極地海洋急劇減少,有些學者認為:海冰消失的地方會有藻潮出現,並透過其光合作吸收深海中的碳來阻礙氣候變化。不過於南極斯科舍海 (Scotia Sea)  進行的研究指,這種猜測可能比想像中更為複雜,揭示季節性海冰與藻類和北極食物鏈互動中扮演的角色如何重要,而這些互動相信會因海冰持續減少而於外海永遠消失。報告現已刊於 Biogeosciences

領導該研究的英國普利茅斯大學磷蝦生態學家 Katrin Schmidt 指,為了測量藻類生產力,大多數研究團隊使用衛星圖像只分析海面上明顯綠色的位置。不過,這方法存有嚴重問題:衛星不能穿透海冰看到當中以及底下的海藻;故此,之前的相關研究為了方便起見,都會假設這些位置並無海藻生產力。然而, Schmidt 的研究顯示這些估算錯估實際生產力。

要估算實際生產力有一定難度,團隊首先找出方法區分長期海冰覆蓋、外海與季節性海冰覆蓋水域 (marginal ice zone, MIZ) 三者的海藻生長量,然後在斯科舍海 47 個不同地點抽檢主要以藻類為食糧的磷蝦 (krill) 食道與胃中的脂肪生物標記,團隊所檢測的標記有兩個:一個為僅在特定種類的海冰藻類 Berkeleya adeliensis 中發現、被名為 IPSO25 ,另一種則在 MIZ 中海藻的脂肪生物標記 HBI III 。

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在兩個月的調查過程中,團隊發現在有海冰水域生活的磷蝦比同齡磷蝦有較高的 IPSO25 和 HBI III ,而且更為健康。 Schmidt 估計,海冰是藻類的保護屏,令其可以進行更多光合作用產出更多營養。而在外海,由於大風加上水較深,造成水層變動更大,阻礙藻類等光合微生物獲得足夠的光照來繁殖,亦令其減少將太陽光轉化為所需能量。

令團隊驚訝的是,即使海冰消失後也具有相同的穩定作用。在海冰融化後一個月內,來自 MIZ 的磷蝦仍含高濃度的 IPSO25 和 HBI III 。這可能是因為該些水域水層仍然分為鹹水層和淡水層,並且未受大風影響而大量迅速翻轉。

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團隊又指,待在 MIZ 2 周的磷蝦大小相當於在外海生活、 16 周大的磷蝦,顯示海冰對南極食物鏈底層生物非常重要——這個重要性亦會影響到以磷蝦為主食、在食物鏈頂端的藍鯨。除此之外,融化的海冰有機會提供一種在南冰洋特別稀少的必需營養物質:鐵。此前其他研究已發現,海冰是一種天然鐵質儲藏庫。

未有參與研究的挪威海洋生態學家 Jørgen Berge 指,研究顯示衛星圖像只揭露部份南極生態情況,但隨著新的研究方法出現,學者將會更了解當地的海藻生長情況。

來源:
Science, Polar sea ice leads to more productive oceans, 6 April 2018

報告:
Schmidt, K., Brown T.A., Belt, S.T. & et al. (2018). Do pelagic grazers benefit from sea ice? Insights from the Antarctic sea ice proxy IPSO25. Biogeosciences published online 4 April 2018. DOI: 10.5194/bg-15-1987-2018

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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