小浮标描绘大海图

美将投放探测器跟踪气候变化对海洋微生物影响

自2014年以来，研究人员在南大洋部署了150多个生物地球化学剖面浮标（BGC-Argo 浮标）。图片来源：GRETA SHUM

本报讯一滴海水就像是一个小世界，里面容纳了数百万个浮游植物，混杂着藻类、细菌和原细胞生物。

然而小生物有大能量。在全世界海洋中，这些光合作用微生物通过捕捉25%人类燃烧化石燃料所释放的二氧化碳，产生了地球一半以上的氧气，并以此减缓气候变化。

对于上述重要化学反应的规模大部分靠猜，而且几乎感觉不到其随温度升高而发生的变化。但是很快，500个装有生物地球化学传感器的海洋浮标将提供答案。

据《科学》报道，近日，美国国家科学基金会宣布将花费5300万美元放置新浮标，这标志着Argo阵列的首次大规模扩展。

Argo计划是美国与其他国家于1998年推出的全球海洋观测试验项目。该项目在海上设置跟踪浮标。目前，Argo阵列由4000个浮标组成，15年来一直跟踪海洋温度的上升。

“这将是革命性的举措。”伍兹霍尔海洋研究所物理海洋学家、Argo计划初代负责人Susan Wijffels说。

生物地球化学剖面浮标（BGC-Argo浮标）的开发时间几乎和Argo计划本身一样长，它的运行方式将与其前身非常相似。从船上扔下后，每个高1米、“瘦骨嶙峋”的漂浮物会随着1000米深的洋流漂流而下。每隔10天左右，它会用一个充满油的气囊改变自身密度，从而下降到2000米深，然后再慢慢上升至海面，最终把得到的剖面图传送回“家”。

蒙特利海湾研究所化学海洋学家、新项目的负责人Ken Johnson说，尽管从探测船上放下的仪器可以潜得更深、测量得更精确，但船舶活动费用昂贵，而且往往被局限于常见的海洋贸易路线。

除了标准的温度和盐度测量外，新浮标还将配备传感器，以测量氧气、光照、颗粒物、叶绿素（浮游植物丰度的量度）、硝酸盐（一种关键营养物质）和pH值。研究人员将密切关注最后的读数，因为酸碱度反映了海洋对二氧化碳的吸收程度及其影响。当气体溶解在海水中时，它会形成碳酸，最终分解成碳酸氢根和氢离子，而氢离子会增加水的酸度。生态学家担心，地表水的酸化程度已经比工业化前恶化了30%，这将使一些浮游植物、珊瑚、双壳类和许多其他物种更难保存它们由碳酸钙组成的外壳。

此外，BGC-Argo浮标还可以揭示一个鲜为人知的海洋趋势：氧气的缓慢下降。

自20世纪中叶以来，海洋氧气已经下降了约2%。这种情况大部分发生在缺氧死区，比如墨西哥湾的缺氧死区，那里的养分流失，导致藻类大量繁殖，最终，细菌激增，在激烈的有氧分解中消耗氧气，使鱼类窒息。

研究人员发现，海洋中大量的氧气正由于气候变暖而流失。因为气候变暖限制了水保持氧气的能力，并减少了向下混合的能力。BGC-Argo浮标可以揭示这些最小区域的真实范围。

研究人员计划明年开始在赤道太平洋地区部署新浮标，那里的厄尔尼诺和拉尼娜现象每一两年都会引起大的温度波动。新浮标可以显示这些波动如何影响浮游植物吸收碳的能力，从而提供气候变暖如何改变海洋整体碳吸收的线索。 （徐锐）

【来源：光明科普】

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