美國(guó)斯坦福大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)證據(jù)表明，深海地震能夠刺激海洋表面大規(guī)模浮游植物的繁盛，該研究揭示了海底與表層生物之間一種此前未知的聯(lián)系。近日，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于《自然—地球科學(xué)》。
研究人員在羅斯海北部使用儀器收集不同深度海水樣本以測(cè)定鐵濃度的變化。圖源：Gert van Dijken
浮游植物是微小的類植物生物，漂浮在海洋上層，構(gòu)成海洋食物鏈的基礎(chǔ)。它們還會(huì)儲(chǔ)存從空氣中吸收的二氧化碳，并提供地球上大量的氧氣。
基于2019年的一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)，即南極洲周邊廣闊的南大洋中，來自水下熱液噴口的鐵元素滋養(yǎng)了浮游植物的繁盛。本研究作者試圖探究為何一片特定的繁盛區(qū)域年際生產(chǎn)力差異如此巨大。生產(chǎn)力指藻類將光、二氧化碳和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)的速率，更高的生產(chǎn)力會(huì)導(dǎo)致更密集、更廣泛的繁盛。
“回顧衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，我們觀察到這片繁盛區(qū)域有時(shí)會(huì)擴(kuò)大到類似加利福尼亞州的面積，有時(shí)又縮小到類似特拉華州的面積。”論文通訊作者、斯坦福大學(xué)博士后Casey Schine表示。“我們的研究最終表明，控制這片年度浮游植物繁盛區(qū)域規(guī)模的主要因素是前幾個(gè)月的地震活動(dòng)量。”
研究人員查閱了地震記錄，以驗(yàn)證一個(gè)理論：地震活動(dòng)的增加可能導(dǎo)致熱液噴口釋放額外的鐵和熱液，從而更輕松地將鐵元素帶到表層水域。他們發(fā)現(xiàn)地震記錄確實(shí)與繁盛模式高度重合。
“這是有史以來第一項(xiàng)記錄海底地震活動(dòng)與表層浮游植物生長(zhǎng)之間直接關(guān)系的研究。”Schine說。
為了驗(yàn)證地震假說，Schine帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)查閱了該區(qū)域多個(gè)地震監(jiān)測(cè)站記錄的地震數(shù)據(jù)。這些記錄顯示，在南半球夏季，也就是浮游植物生長(zhǎng)高峰期之前的幾個(gè)月內(nèi)發(fā)生5級(jí)或以上地震時(shí)，最終的繁盛區(qū)域會(huì)變得更加密集、生產(chǎn)力更高。
這項(xiàng)新研究描繪了南大洋更為復(fù)雜的生態(tài)圖景：地震活動(dòng)可能對(duì)以浮游植物為基礎(chǔ)的食物網(wǎng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，浮游植物滋養(yǎng)著甲殼動(dòng)物和磷蝦，進(jìn)而支持包括企鵝、海豹和鯨魚在內(nèi)的大型動(dòng)物。
由于浮游植物繁盛會(huì)從大氣中吸收二氧化碳，理解驅(qū)動(dòng)其生長(zhǎng)的因素有助于科學(xué)家改進(jìn)預(yù)測(cè)未來海洋可能吸收多少碳的模型。
然而，目前尚不清楚熱液噴口受地震影響的程度，以及它們是否在全球范圍內(nèi)促進(jìn)繁盛區(qū)域的形成。“全球還有許多其他地點(diǎn)，熱液噴口將微量金屬排入海洋，可能支持浮游植物的增強(qiáng)生長(zhǎng)和碳吸收。不幸的是，這些地點(diǎn)難以采樣，其全球重要性也鮮為人知。我們對(duì)這些系統(tǒng)了解得越多，就越能理解海洋清除大氣二氧化碳的能力。”Schine說。（來源：中國(guó)科學(xué)報(bào) 張晴丹）
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41561-025-01862-6