與人類息息相關的浮游動物(之三):不僅僅看上去很美

  19世紀末20世紀初,德國自然科學家郝克爾曾繪制很多浮游生物的圖片,人們不僅驚嘆于它們美妙的結構,也更加關注它們對于生態環境的影響與意義。 

入侵物種“黑名單”

  雖然浮游動物的分布區域受到海流的限制,但它們可以借助人類的航運開啟一段前途未卜的旅程。輪船在裝載、卸載和調整平衡的過程中,船體會灌入或排出一些海水,即壓艙水。壓艙水中的浮游動物由此被輪船帶到世界各地。在大多數情況下,壓艙水中的浮游動物在黑暗環境中會死去一些,幸存的在新環境中通常也難以存活,但是總有一些浮游動物特別頑強,它們熬過了黑暗的航程,適應了異國他鄉的環境,并在新“世界”存活了下來。有的甚至反客為主,在新的海區繁盛起來,改變了當地的生物組成,影響了漁業生產,成為不受歡迎的入侵物種。 

  浮游動物中最有名的入侵物種是一種櫛水母,最大的長約10厘米,屬于溫帶和亞熱帶的近岸海灣種類,原來分布在北緯40°到南緯46°的美洲大西洋海岸。從20世紀80年代起,櫛水母被引入黑海,并蔓延到地中海和波羅的海。在全球入侵物種數據庫中,櫛水母是唯一一種被列入前100名的海洋浮游動物。 

   

櫛水母(圖片來自百度)

浮游動物的沉降與海洋生物泵

  全球變暖引起人們的關注,國際社會也召開氣候大會專題評估氣候變暖趨勢、尋求應對方法。全球變暖的罪魁禍首被鎖定為大氣中的二氧化碳,因此,如何減少碳排放和移除大氣中的二氧化碳是備受重視的研究內容。浮游動物對移除大氣中二氧化碳的作用也因此得到人們的關注。 

  海洋中的顆粒物都會因為重力的作用向海底沉降,在沉降的過程中,有機物會被細菌利用,其中的有機碳轉化為二氧化碳,如果沉降的速度太慢,有機物還沒有沉降到海底就轉化為二氧化碳了。顆粒物能否沉到海底,與沉降速度有關。而顆粒物的大小是影響沉降速度的重要因素,與重力抗衡的是海水的黏滯力,顆粒越小,黏滯力越大,因此大的顆粒沉降速度也大。浮游植物個體微小,沉降速度??;沉降速度快的顆粒主要是浮游動物的糞便和尸體。這些顆粒將碳從海洋的表層輸送到深層,從而移除大氣中的二氧化碳,這一過程好像有一臺泵將碳從表層輸送到底層,因此被科學家形象地稱為“生物泵”。 

  目前,大氣中二氧化碳濃度持續升高,生物泵的自然運轉已經不能遏制這一趨勢,有人試圖加快生物泵的運轉。自20世紀90年代開始,科學家在海洋中進行了多次的施肥實驗,希望通過增加海洋中的浮游植物,達到讓浮游動物多進食、多排泄糞便的目的,以提高生物泵效率。但事與愿違,這些實驗雖然增加了海洋中的浮游植物,但是浮游動物的量并沒有增加,因而排泄的糞便顆粒沒有顯著增加。浮游動物的量沒有增加是因為浮游動物的繁殖需要時間,但是人工施肥往往持續時間短,只有1~2周,當浮游動物增加的時候,浮游植物已經在減少了。鑒于施肥效果不顯著,加上大規模施肥可能導致不能預見的不良后果,國際社會已經叫停了海洋施肥實驗。 

鮮為人知的微縮之美

  早期的浮游動物分類學者在顯微鏡下觀察浮游動物時,無不驚嘆于它們的美妙結構,并繪制了非常精美的浮游動物圖片。這些工作在豐富浮游動物研究資料的同時,也讓更多人有機會欣賞這些奇妙生命之美。    

赫克爾發表于1904年的孔雀麗哲水蚤(本文作者供圖)

  19世紀末20世紀初,德國自然學家赫克爾繪制了許多浮游生物圖片。1910年,熱衷海洋科學的摩納哥王子阿爾伯特一世主持修建摩納哥海洋博物館,并參照赫克爾筆下的水母形象,制作了美輪美奐的水晶燈,至今它仍閃耀在摩納哥海洋博物館內。 

  

  作者:中國科學院海洋研究所 張武昌 鄭珊

  本文節選自《與人類息息相關的浮游動物》(刊于《大自然》2016年第2期) 


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