張 聞

環(huán)繞南極洲的南大洋，是地球上最少人抵達(dá)、最鮮為人知的海洋。數(shù)百年來，人類對(duì)這片海域展開了持續(xù)不斷的科學(xué)研究。利用衛(wèi)星技術(shù)，科學(xué)家持續(xù)監(jiān)測(cè)了南大洋一大片海域的上空長(zhǎng)達(dá)5年的時(shí)間。他們發(fā)現(xiàn)，在南緯60度以上的地區(qū)（更靠近南極洲的地區(qū)）所形成的云層，往往會(huì)比偏北地區(qū)的云層更白。

這到底是為什么呢？最近，一項(xiàng)發(fā)表于《大氣化學(xué)和物理學(xué)》的研究有了一個(gè)驚人的發(fā)現(xiàn)：那些微小的水生生物——浮游植物，在使地球云層變白的過程中發(fā)揮了十分重要的作用。

浮游植物——形成云的“種子”

浮游植物到底是什么？在大海上，我們會(huì)看到硅藻、甲藻和藍(lán)藻等漂浮的微型植物，它們就是浮游植物的一種。這些植物在水中發(fā)揮著重要的作用，它們?yōu)榇蠖鄶?shù)水生生物提供了營(yíng)養(yǎng)和食物來源，因此被形容為“海洋中的草原”。

“事實(shí)上，在南大洋溫暖的洋流水體中，含有豐富的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽，形成上升流涌到表層，促進(jìn)了浮游植物的生長(zhǎng)。而相比于偏北的海域，南極地區(qū)的浮游植物等微小生物會(huì)更加繁茂。其中許多消耗陽光的微小生物會(huì)在新陳代謝時(shí)，釋放一種名為二甲基硫化物的化合物。這種物質(zhì)會(huì)與大氣中的氣體反應(yīng)，形成一些微小的氣溶膠顆粒?！边@項(xiàng)研究的主要作者、美國(guó)猶他大學(xué)的大氣科學(xué)家杰拉爾德·梅斯說。而海洋氣溶膠通常存在于70%的大氣中，可充當(dāng)云的凝聚核，最終促進(jìn)云的形成。

那為什么更靠近南極洲的地區(qū)所形成的云層會(huì)比偏北地區(qū)的云層更白呢？在猶他大學(xué)大氣科學(xué)家、相關(guān)研究的共同作者薩莉·本森看來，正是這些浮游植物為云層的形成提供了“種子”。他表示：“在更偏北的地區(qū)，這種可以形成云的‘種子’不太常見，更常見的‘種子’是被海洋中的浪花卷起的鹽顆粒。這會(huì)導(dǎo)致在這些地區(qū)形成的云中有更大但數(shù)量更少的水滴。相比于更靠近南極洲的云層，這些云能反射陽光的表面積會(huì)更小。”

雖然這一“云層反射”過程是一種全球性的現(xiàn)象，而因?yàn)楦拷蠘O洲的地區(qū)的浮游植物繁盛且被人為影響的程度較低，因此“云層變白”的現(xiàn)象在這里最為明顯。

浮游植物——地球上最重要的植物

事實(shí)上，浮游植物的功能比我們想象中要多得多。自前寒武紀(jì)以來，浮游植物一直是控制地球大氣中二氧化碳和氧氣水平的關(guān)鍵。

世界上最大的雨林——亞馬孫雨林，素有“地球之肺”的美譽(yù)，但它產(chǎn)生的氧氣只占地球氧氣的7%。而大氣中高達(dá)85%的氧氣、50%的光合作用均來源于浮游植物。它們的數(shù)量是限制全球變暖和地球大氣總體健康的一個(gè)主要因素。

長(zhǎng)期以來，浮游植物還是海洋生態(tài)系統(tǒng)問題的重要標(biāo)志。它們數(shù)量的銳減對(duì)整個(gè)海洋生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。如果海洋遭遇過度污染，部分浮游植物就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的生物毒素，導(dǎo)致所謂的“赤潮”或有害的藻華。這些有毒的藻華可以殺死海洋生物和食用受污染海鮮的人，因此我們要時(shí)刻關(guān)注浮游植物的變化。

除此之外，浮游植物還是歷史的見證者。硅藻是一種海洋浮游植物，它的化石沉積物可以追溯到白堊紀(jì)早期。通過對(duì)硅藻的化石結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，可以讓人類更好地了解海洋的過去是什么樣子的。

千百年來，由于浮游植物的任何變化都可能對(duì)生物多樣性、漁業(yè)和人類食物供應(yīng)，以及全球變暖的速度產(chǎn)生重大影響，因此，許多海洋化學(xué)和生物學(xué)模型預(yù)測(cè)，都要考慮到浮游植物的變化因素。

毫不夸張地說，浮游植物對(duì)地球上的生命至關(guān)重要。它就像一個(gè)充滿著奧秘的寶庫(kù)，存在著無數(shù)未知的可能性。未來，繼續(xù)對(duì)浮游植物進(jìn)行利用和探索，依舊是科學(xué)家重要的命題。