浮游植物为何爆发式生长？新型机器人助力探因学术资讯

浮游植物的大量生长是影响北大西洋“碳泵”效率的重要因素之一。为了更好地研究这一现象，法国维尔弗朗士海洋学实验室（CNRS/UPMC）在由其主研的ERC remOcean项目中，研发了一种新型的机器人——生物地球化学分析浮漂。该浮漂是首款可用于海洋全年数据收集的机器人。研究人员通过分析收集到的数据，找到了浮游植物“爆发式”生长的原因。相关的研究成果1月16日发表于《自然-地球科学》和《自然通讯》中。

北大西洋是全球最高效的碳汇之一。尽管它只占世界海洋总面积的约1.5%，但其捕集的CO2能达到海洋捕集CO2总量的20%。北大西洋低温的地表水域和冬季相对极端的气候条件使其能有效地从大气中捕集CO2。与此同时，大量生长的浮游植物（一种可通过光合作用将海洋中的无机碳转化为有机碳的植物微生物）也对CO2的捕集以及深海输送贡献良多。

过去科学家大多通过卫星进行监测浮游植物的生长——通过识别海洋颜色来监测叶绿素的变化。然而，卫星监测结果在云层较厚时会大打折扣。此外，卫星监测技术成本过高，还会受时间限制。为了更好地了解有利于浮游植物生长的条件，维尔弗朗士海洋学实验室的研究人员在2012~2013年间布设了名为“生物地球化学分析浮漂”的新型机器人。“浮漂”的工作深度为海洋表面以下2000米内，它可以记录之前从未实现过的完整年周期的数据记录，不仅包括海水的深度、温度和盐度，还包括光强度、悬浮微粒的密度以及叶绿素（浮游植物数量的指标）和氧气浓度。

通过分析收集的数据，科学家们可以准确判断北大西洋中浮游植物的大量增长是何时以及怎样发生的。研究成果证实了这样的假设——浮游植物将在“冬季预备”（即冬季活度降低阶段）后，在春季出现爆发性生长。研究人员为了进一步研究“冬季预备”现象，着重监测了1~3月的情况。在《自然-地球科学》中，他们指明了生长放缓的浮游植物在特定条件下也可能在冬季出现大量增长。由于这段时间光照不足，浮游植物无法在湍急的水域里生长。然而研究表明，在海洋的相对平静期，浮游植物就可以获得更多的光照，进而促进一种名为硅藻的浮游植物的增长。硅藻持续数日的大量生长正是几个月后浮游植物春季爆发性增长的起点。这一监测结果已经借助数学模型得到了重复，并定将成为未来海洋生态系统状态的预测模型。

经过这些研究，ERC remOcean项目已经向人们证实了机器人在助力海洋研究中的重要性。这对于另一项针对全球海洋生物地球化学监测的机器人项目（Biogeochemical-Argo）的实施很有帮助。该项目的中期目标是布设1000枚浮漂，以持续监测海洋生物及其对气候扰动的敏感性。

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编译：雷鑫宇审稿：alone 编辑：程建兰

来源：https://www.sciencedaily.com/releases/2018/01/180115094231.htm