撰写者 | 吴飞

在冰天雪地的南极大陆，顽强的植物不仅有无冰区的苔藓、地衣，还有覆盖冰盖的“雪藻”。 这些绿藻和红藻不仅仅是装饰品，而是当地生态系统的重要组成部分。 在《自然通讯》上发表的一项研究中，剑桥大学的植物学家制作了第一张南极洲绿藻分布图，揭示了这些藻类与气候之间的复杂关系。 随着气温升高，南极冰盖会变得越来越“绿”，但这对于南极生态来说或许不是一个好消息……

不可忽视的颜色

南极洲的严寒是很多人的生活禁区，但一些顽强的生命还是在这个冰天雪地的世界里找到了生存之道。 在植物王国中，苔藓和地衣选择在裂缝中生存，它们可以存在于那些没有被冰雪覆盖的区域。 然而，这样的无冰区在南极洲太罕见了，仅占南极大陆的0.18%。 在这些土壤和岩石土地上，植被覆盖的比例也非常有限——即使是在气候相对温暖、植被覆盖范围最广的南极半岛，也只占无冰面积的1.34%。

然而，随着对南极大陆探索的深入，人们逐渐认识到，南极洲的植物不仅仅是这些苔藓和地衣。 还有一类生命形式较为简单，在更广阔的冰盖中生存，成为南极生态系统中不可忽视的生产者。 它们就是南极冰盖中的藻类——“雪藻”（snow algae）。

早在20世纪初，苏格兰南极科考队就在南极大陆采集了淡水藻类样本，并对这些藻类的成分进行了分析。 1958年，在温德米尔群岛的威尔克斯（）南极站附近，科考队看到了大量雪藻的存在——南极洲的夏季，红藻和绿藻大量出现。 就是在冰原上覆盖一层“草甸”，或者说给冰原染上“血河”。

此后，20世纪60年代，南极科考人员陆续在更大范围内发现了雪藻。 一片雪藻可以覆盖数百平方米的面积。 其中，绿藻主要包括衣藻、衣藻和小球藻，其颜色来自较高的叶绿素含量； 而红藻主要是衣藻类，类胡萝卜素含量较高。

随着越来越多的片状雪藻被发现，科学家们逐渐认识到，南极洲的这些藻类不仅仅是为南极洲的单调色调增添一抹色彩，它们可能是某些地区最重要的生产者，而且将会有对南极大陆生态系统的影响更为复杂。

南极洲分布有多少种雪藻？ 气候变化背景下这些藻类的分布如何受到影响？ 反过来，它们又将如何影响南极洲的生态和气候？

此后半个世纪过去了，我们对雪藻的这些问题仍然缺乏系统、全面的认识。 仅通过野外调查来获取南极雪藻的分布图显然是不切实际的。 幸运的是，科学家还可以依靠卫星图像。

1679 个爆发点

剑桥大学植物科学系的两位科学家戴维和格雷试图了解南极半岛雪藻的分布。 为此，他们带领的团队结合三年的卫星遥感数据和两年的实地调查结果，对南极洲雪藻进行了首次大规模调查，并绘制了第一张分布图南极半岛的绿藻。

该研究使用了欧洲航天局 2 (2) 卫星的遥感数据。 考虑到观测的难度，本研究没有对红藻进行分析，而是通过卫星监测的叶绿素信号展示了夏季绿藻的分布范围。

为了测试遥感数据的可靠性，研究团队还于2018年夏天前往南极半岛的莱德湾（Ryder Bay）、阿德莱德岛（ ）、菲尔兹半岛（ ）和乔治王岛（ King ），分别为2019年。 ，对当地绿藻的分布进行了实地调查。 这些结果除了验证遥感影像测量的分布面积外，还提供了绿藻干生物量（干）的数据。

结合这些数据，绘制了第一张南极半岛绿藻地图。 这些图像总共显示了 1,679 朵绿藻，其中大部分分布在南极半岛西海岸和附近的一些岛屿上。 每片绿藻的面积在300万至14.5万平方米之间。 夏季总面积可达1.9平方公里，干生物量可达1300吨。

雪藻的未来

从这张绿藻分布图上，研究小组确定了决定南极洲绿藻分布的因素。 对于小球藻的生存，水和营养是必不可少的。 沿着这些线索，研究人员发现了两个关键的巧合。

首先，这些藻类生活的地方夏季平均温度超过0C。 南极洲几乎到处都被冰雪覆盖，但对于绿藻来说，这些固体水源却很难利用。 只有在夏季平均气温高于0℃、地表冰雪能部分融化的地区，绿藻才能大量生存。

融化的冰为绿藻提供了水，那么藻类的营养从哪里来呢？ 答案是南极动物。 海岸附近的哺乳动物和鸟类的排泄物含有藻类赖以生存的氮等营养物质。 另一个巧合也证明了这一点：60%的绿藻繁殖发生在距离企鹅栖息地 5 公里范围百思特网内。 此外，绿藻也广泛存在于贼鸥的筑巢区以及海豹岸上栖息的地区。

随着南极气温升高，这些绿藻的数量和分布会受到怎样的影响？ 研究团队认为，在温暖的未来，绿藻水华的数量将大幅下降，但绿藻的总面积和生物量将继续增加。

这是因为，在这项调查中，绿藻以两种不同的形式生活。 首先是分布在小岛上的绿藻。 这些绿藻占总数1,679个绿藻华的62%。 随着气温升高，这些岛屿上的积雪会大量消失，所以这些绿藻将面临的问题不是“没有液态水”，而是“没有水”。 可以想象，失去水源的绿藻未来将会大量灭绝。

不过，虽然小岛上的绿藻占爆发数量的62%，但这些绿藻爆发的面积往往很小； 而真正占据这片1.9平方公里、1300吨绿藻的主导地位的是半岛北部和南设得兰群岛的大片绿藻。 随着气温的升高，这里的绿藻会得到更多的水分，因此分布面积会进一步增大。 格雷还表示，这一效应增加的绿藻含量远远大于小岛上绿藻减少的程度，因此可以预计，未来南极洲的雪藻总量将持续增加。

危险的藻类

生产者的增加往往可以起到局部降温的作用。 但在南极洲，情况要复杂得多。 该研究的两位领导者表示，他们不知道绿藻是否有助于南极洲降温或使其变暖。

这种复杂的情况是由两种截然相反的效应造成的。

和其他植物一百思特网样，绿藻利用空气中的二氧化碳进行光合作用，起到固碳的作用。 经过简单计算，南极半岛的绿藻每年可以吸收479吨二氧化碳。 这一数据相当于驾驶87万辆汽车一年所释放的二氧化碳。 当然，需要指出的是，当绿藻死亡或被吃掉时，大部分二氧化碳也会重新进入大气中。

与此同时，绿藻的另一个影响是使南极洲变得更热。 当被冰雪覆盖时，白色表面反射阳光的能力更强，即反照率更高。 但当绿藻覆盖冰层时，深色藻类吸收阳光的能力显着增强，加速了地表升温。

这两种截然相反的效应的总体影响是什么？ 在这项研究中，科学家们还没有找到答案，但其他地区的类似研究可以为我们提供参考。 百思特网在一项对格陵兰岛雪藻的研究中，科学家指出，这些深色藻类可以加速气温变暖和冰川融化。 那么，在地球的另一极，类似的现象是否会导致同样的后果呢？ 在出现更明确的研究结论之前，我们需要保持谨慎。

还应该指出的是，这项研究只考虑了绿藻，但由于技术原因，没有对南极雪藻的另一主力——红藻进行分析。 如果加上后者，雪藻将对南极气候产生更显着的影响。