中国第15次北冰洋科学考察期间,科考团队在楚科奇海陆坡区发现一处极为罕见的深层叶绿素极高值现象。这一发现为研究北极海洋生态系统提供了关键线索,尤其是对理解“海雪”形成机制及评估北极碳循环过程具有重要意义。
据考察队生物组组长、自然资源部第二海洋研究所副研究员郝锵介绍,科考人员在执行CTD(温盐深剖面仪)采样任务时,观察到荧光探头记录的叶绿素浓度在下降过程中急剧上升,峰值达到200毫克/立方米,创下我国北极科考历史最高纪录。该数值是表层叶绿素浓度的百余倍,且在数小时内降幅超过50%,显示出极强的不稳定性。
针对这一异常现象,科考队立即启动加密采样程序。实验室分析显示,该叶绿素峰值出现在水体跃层边缘,主要由粒径大于20微米的大型链状和针刺形硅藻构成,占比超过九成。这种浮游植物群落结构与中低纬度海洋常见的次表层叶绿素高值区存在显著差异。
研究团队初步判断,该现象可能是“海雪”形成过程的前兆。其成因可能与海冰融化期浮游植物爆发性增殖有关——在特定湍流和化学条件下,藻类通过聚合效应在特定水层形成超高浓度聚集,最终因结构不稳定而崩解下沉。这种动态过程在北极海域尤为特殊,其位置和强度均表现出高度不稳定性。
“海雪”作为海洋中的重要物质输运载体,由硅藻残骸、浮游动物排泄物、细菌及无机矿物等组成,直径通常在0.5至10毫米之间。在极地低温环境下,细菌分解作用受到抑制,使得海雪的规模更大、存续时间更长,沉降速度可达每日10至200米。这种特性使其成为北极碳循环的关键环节。
郝锵指出,该叶绿素极高值现象直接关联着“生物碳泵”效应——浮游植物通过光合作用固定的二氧化碳,以有机碳形式快速向深海输运。同时,大规模有机碳沉降会形成“食物脉冲”,为深海和底栖生态系统提供突发性营养供给。这种双重效应对理解北极碳收支平衡和海洋食物网能量传递具有重要科学价值。