北冰洋海冰的迅速消失通常被視為一場環境災難。然而，研究人員發現，同樣的融化過程可以以意想不到的方式維持生命。隨著冰層消退，它創造了促進藻類生長的條件。它是北極海洋食物網的基礎。
藻類是海洋中大多數生態系統的基礎。但它們需要氮才能生長。北極水域的氮供應短缺。現在，由哥本哈根大學領導的一個國際團隊發現，氮的含量可能比科學家之前認為的還要多。這種變化可能決定該地區海洋生物的未來。並影響海洋可以吸收的碳量。
氮源隱藏在冰下
這項研究首次證實了固氮作用，這是一些細菌轉化氮氣（N2) 溶解在海水中形成銨 – 發生在北極海冰下。即使在最偏遠和最中心的地區，銨不僅有助於這些細菌的生長，而且還有助於這些細菌的生長。但它也滋養藻類和依賴它們的生物體。
“到目前為止，人們認為海冰下不可能發生固氮。人們認為固氮生物的生存條件太差，我們錯了，”該研究的主要作者、生物系前博士生麗莎·W·馮·弗里森(Lisa W. von Friesen)說。
更少的冰，更多的生命。
與其他海洋不同的是，固氮主要以藍藻為主。北冰洋生活在一種完全不同的細菌群中，稱為非藍細菌。研究人員發現冰邊緣的固氮率最高。這是融化最劇烈的地方。雖然這些細菌可以在冰下工作，但它們卻沿著融合邊界繁盛起來。這是因為氣候變化加速了冰的融化。這個不斷擴大的融化區可以讓更多的氮進入生態系統。
換句話說，北冰洋的可用氮量可能被低估了。無論是現在還是將來，這可能意味著藻類生產的潛力被低估了。隨著氣候變化繼續減少海冰覆蓋，”馮·弗里森說。
“因為藻類是浮游生物等小動物的主要食物來源。哪些小魚會吃更多的藻類，因此會影響整個食物鏈，”她補充道。
這可以幫助世界吸收更多的二氧化碳。2–
這種新的氮源可能會影響北冰洋吸收的二氧化碳量。更多的藻類意味著更多的光合作用。這使得海洋能夠捕獲更多的二氧化碳。2–
“對於氣候和環境來說這可能是個好消息。如果藻類產量增加，北冰洋將吸收更多的二氧化碳。2 因為二氧化碳較多2 它與藻類生物量結合在一起。但生物系統非常複雜。因此，很難做出準確的預測。由於其他機制，它可能會朝相反的方向拉，”生物學系教授、該研究的資深作者 Lasse Riemann 解釋道。
研究人員強調，在預測北極未來的模型中應考慮固氮作用。 “我們仍然不知道淨效應是否會帶來氣候效益。但很明顯，當我們試圖預測未來幾十年隨著海冰消退，北冰洋將發生什麼時，我們應該將固氮等重要過程納入考慮範圍，”黎曼補充道。
固氮作用如何發揮作用？
在北極，非藍藻細菌固氮。這些微生物以溶解的有機物為食。它通常由藻類釋放，反之亦然。它產生持續的氮，促進藻類進一步生長。這種交換形成了一個小的營養循環。但冰層之下卻蘊含著重要意義。
藻類在生態系統中扮演著兩個角色。它們既是海洋食物鏈的起點，也是二氧化碳的天然吸收器。2– 當它們長大後，它們會從空氣中吸收二氧化碳。隨後可以作為生物質的一部分沉入海底。
幕後花絮
該研究發表於 地球與環境溝通來自哥本哈根大學（丹麥）、林奈大學（瑞典）、阿爾弗雷德·韋格納研究所（德國）、馬賽艾克斯大學（法國）和國家海洋學中心的科學家參與了此次會議。 （英國）、馬克斯·普朗克化學研究所（德國）、斯德哥爾摩大學（瑞典）和瑞典農業科學大學（瑞典）。
這些發現基於 IB Oden 號破冰船和 RV Polarstern 號破冰船的兩次主要研究考察。在北冰洋中部的 13 個地點收集了樣本並進行了測量。包括格陵蘭島東北部和斯瓦爾巴群島北部以外的地區。
