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70.8海洋奇妙物语
海洋代言人带你
探索地球上70.8%的海洋世界
本期作者
何彩妮
厦门大学级本科生,广告学专业
前几天,厦门的朋友们收到了冬天的最后一份惊喜:#厦门下雪#。
年2月19日,厦门同安区军营村出现“雨夹雪”
(图源
来个麦旋风)(图源厦门广电)近日,厦门气温骤降,部分地区高空中的水汽遇到强冷空气,凝结成雪,在低空出现小雪飘落的景象。(图源厦门广电)立春后的这波“倒春寒”带来了雨中小雪,虽然不足以堆一只冰墩墩,但依旧令南方的朋友们激动不已。不过,小伙伴们可能还不知道,岛外的大海深处,终年都在“下雪”。
深海也会“下雪”?
(图源:NOAA)
年,一群海洋学家在日本北部的深海经历了一场“大雪”,探照灯之下,舷窗外是一幅奇妙的景象:无数的“雪花”在寂静中纷纷扬扬……
此情此景犹如陆上的冬日飘雪,而这一场颗粒风暴被他们首次描述为“海雪”(MarineSnow)。
海雪
(图源:纪录片《水下中国》)
#1一年四季下海雪
海里的“雪”是什么?
取一片海雪紧紧覆盖于掌心,然而,它不会消融——因为海雪并非寒冷的结晶,也不代表冬季的浪漫。倘若再把鼻子凑近一闻,你会发现:海雪来自于海洋生物的粪便,甚至,它们的尸体。
海雪是指海洋中肉眼可见的尺寸大于微米的颗粒物,与真正的雪花不同,海雪在显微镜下并没有展示出任何严格的晶体排布,因为后者的形成好比是拿胶水将东西粘起来:
海雪形成于“聚合”,
需要“粘合剂”和“粘合物”
粘合剂主要来自于海洋表层浮游植物产生的胞外多聚物——一种含有高浓度碳的黏性物质,属于有机质。
粘合物来源则更为丰富:已死或将死的动植物(浮游生物、游泳生物等)残骸、细菌、粪便颗粒等有机质,以及矿物泥沙等无机物。
硅藻
(图源:网络)
初长成的海洋“雪片”如同蜘蛛网一般,颗粒很容易粘附其上,一但结合了?????????较重?????????的颗粒,聚合物便开始下沉。沿途,海雪中的大部分有机物将被海洋微生物利用而被消耗,另一方面,海洋生物产生的粪便颗粒又反过来贡献了一部分海雪。实际上,到达海底的海雪已经历了多次重组。
海洋的"雪花"也许不像真正的雪花那么美丽,但它们更加多样
(图源:MarineMadness)
海雪遍布海洋深处,发生在一年四季。然而,如果你想在海底堆雪人,建议春季订票。在温度和光照适宜的春季,光合作用强烈,海表生产力旺盛,浮游生物进入繁盛时节,黏合剂和黏合物随之增加,这个时候,海洋深处将进入郁郁雪季。
(图源:网络)
#2落入深海的甘霖
作为食物源的“雪”
海洋米以深的暮光区(TwilightZone),阳光难以透入,海洋植物无法进行光合作用,这里犹如饥饿的荒漠。游走于此,你甚至可以偶遇吸血鬼……吸血鬼鱿鱼。不过,虽然它的名字有杀手的气质,但它几乎顿顿吃海雪。之所以会这样不堪,是因为贫瘠的深海缺乏猎物,而所谓的“鲸落”和“鲨掉”,只不过是罕见的深海盛宴,在清贫的日子里,它只能靠海雪维生。
同样以海雪为食的还有海绵动物、海参、水母、鳗鱼等滤食性动物。
一只深海吸血鬼鱿鱼正游过厚重的海洋雪
(图源:美国国家海洋和海洋服务局)
水母在海雪中摄食
(图源:纪录片《蓝色星球》)
大部分海雪消失在海洋上层水域(米以浅),剩下约5%的海雪则飘向更加寒冷而高压的“午夜区”(海洋水深米-米),极少量到达海床,贡献了海底软泥。
海雪落于海底形成软泥
(图源:纪录片《蓝色星球》)
直到19世纪晚期,学者们都认为环境恶劣的深海里没有生命存在,即使之后大名鼎鼎的英国“挑战者号”科考船在环游中发现了深海动物,科学家依旧无法回答它们是如何从海洋表面获取食物的。随着对海雪的发现和研究,这个存在了百年的问题才得以解决:海雪是深海生物的重要食物来源之一。
英国“挑战者”号科考船
世界上首个专门针对海洋科学开展海洋考察的科考船
(图源:网络)
海雪为黑暗的深海带去了惊喜。年,中国海洋综合研究船“科学”号在马里亚纳海沟海山南侧发现近10处彩色珊瑚林。珊瑚林一般生于温暖的浅海,但由于这里位于迎流面,海水流速较大,洋流携海雪而至,为滤食性的珊瑚虫带来大量食物,从而在约米的海洋深处创造出罕见的雪中花园。
“科学”号拍摄的马里亚纳海沟中的珊瑚林
尽管有“甘霖“之美名,海雪提供的能量还是有限。
海雪难以支持身躯庞大的海洋生物进行生命活动与生长。一些深海生物为了节省能耗,甚至长时间静止悬浮,因为将宝贵的营养用于发展大型体格实在不是明智的选择。远古巨兽“巨齿鲨”最终也无法忍受深海的贫瘠,而永远留在了过去,因此,大家目前无需担心身长10米的它有一天会冲出海面袭击自己。
电影《巨齿鲨》
回顾海雪的产生与去向,不难推测这样一种情况:海雪可能在飘向海底的过程中混入其他物质,从而被无意间投毒。
这个猜想真实地发生了:年,墨西哥湾最严重的“深水地平线”漏油事件发生后,学者在受污染的水域观测到了海雪的大规模形成。这些海雪(又或者是海洋油雪)粒径异常大且粘液丰富,虽然海洋油雪可将石油运送至深海交由微生物降解,但它将增加海洋的耗氧量而造成生物窒息,甚至可能直接毒害生物。
此外,埃克塞特大学的研究表明,海雪是微塑料进入深海的主要途径之一。以海雪为食的生物将在不知不觉中消耗大量的塑料,像营养物质一样,微塑料很可能在整个海洋中被循环利用,扩散到更远的地方。如果没有有效的解决方案,这些塑料碎片将在我们的海洋中停留数千年,危及海洋与人类的健康。
包含微小塑料片的海雪
(图源:Smithsonian)
#3既是“雪”,但也是“碳”
碳循环的重要载体
大气中的二氧化碳通过海洋植物的光合作用被转化成有机碳(如成为生物身体的一部分或其排泄物)。有机碳在海洋表层主要有两个去向:在食物网内循环,或向下运输。
海雪占颗粒物垂向通量的90%以上,是有机碳向下运输的重要形式,是“海洋生物碳泵“的关键载体(海洋生物碳泵,指以一系列海洋生物为介质,将碳从大气层传输到海洋深层的过程)。
海雪携带大量的有机碳至深海,通过三种方式完成对碳的输送和封存:
1
海雪被摄食,长期停留在深海食物网中参与物质循环
2
经过微生物的再矿化作用,海雪中的有机碳重新变成二氧化碳,被存储于一定的深度
3
海雪沉积物经过数百万年的压实后,转变成碳酸盐结构。海底碳酸盐层是地球最大的碳汇(碳的接收者)
海雪参与生物碳泵的过程
图中立方体代表海洋水体,自上而下海洋的深度增加
海洋下“雪”,大气降温。海雪参与海洋生物碳泵的运作,将大气中的二氧化碳转移至深海,实现达数千年的碳封存,海洋每年吸收约30%的人类活动排放到大气中的二氧化碳,在人类活动增排的背景下,缓解气候变暖。对于碳中和而言,减排(减少向大气中排放CO2)和增汇(增加对大气CO2的吸收)是两条根本路径。海雪作为海洋碳汇,即蓝碳的重要环节,其研究价值不言而喻。
冬季的某一天,寒意袭来,当你抬起头循着雪花飘来的方向望去,你是否会想起:还有一些雪花,飘向海底?
参考文献:
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