大量的浮游植物可能潜伏在南极冰层之下

直到现在，人们普遍认为，南大洋堆积如山的海冰阻挡了所有光线到达下面的海域，从而阻止了浮游植物——作为水生食物网基础的微小藻类——在那里生长。可用的光线越少，浮游植物进行光合作用的能力就越少，因此浮游植物就越少，严重限制了冰下的生命。

然而，受北极浮游植物不断增加的冰下大量繁殖启发的研究表明，南极水域也有意想不到的居民，这表明冰下的生态变异性被低估了。

一旦海冰开始季节性退缩，在充足的光照和含铁量高的淡水的支持下，水华经常被发现。然而，由布朗大学和奥克兰大学的克里斯托弗·霍瓦特(ChristopherHorvat)博士领导的团队怀疑，浮游植物可能已经大量繁殖。在《海洋科学前沿》一书中，他们描述了使用来自独立BGC-Argo浮标的采样和气候模型输出来估计冰下的光照可用性，以检验这一假设。

“我们发现，在海冰消退之前，几乎所有在南极海冰下漂浮的漂浮物都记录了浮游植物的增加，”Horvat说。“在许多情况下，我们观察到大量开花。”Horvat还指出，这些浮标只采集了数百万平方公里海冰中的一小部分，这些海冰可能承载着这些冰下大量繁殖，因此可能存在更多隐藏的浮游植物大量繁殖，有可能支持那里的其他生命。

漂浮实验室

这些浮标从研究船上被扔到海里，并被留下来独立采集生物地球化学样本：它们甚至可以检测水面接近冰点的条件并潜水以避免被冰损坏。在这种情况下，关键测量值是叶绿素-a的水平，这是一种所有浮游植物共有的色素，以及微粒反向散射，后者可以转化为浮游植物碳的估计值，因为浮游植物散射光与其大小和浓度成正比。最后，该团队使用了51个浮标的数据，这些浮标在2014年至2021年间进行了2,197次冰下潜水，他们将这些数据收集到79个测量序列中。

“我们使用了来自美国宇航局新卫星ICESat-2激光高度计的新数据产品来了解南极洲周围冰的致密性，并使用一套全球气候模型考虑了有多少光到达了海洋上层，”Horvat说。.

“我们发现南极50%或更多的冰下区域可能支持冰下水华，因为南大洋的海冰由离散的浮冰组成，小面积的开阔水域允许光照，因此可以进行光合作用。”

隐藏的生态系统?

科学家们在完全或几乎完全覆盖下面水域的致密海冰下进行测量，发现88%的测量序列记录了海冰消退前浮游植物的增加，26%符合冰下大量繁殖的标准.

然而，作者警告说，浮标可以在冰下采样，但无法从这些位置返回数据，这意味着采样位置的坐标并不完全精确。“有可能在海冰覆盖率低的地区记录到一些高生产力事件，”霍瓦特说。

“因为我们观察到这些大量繁殖的时间接近海冰消退的时间，所以一些浮游植物也可能​​来自海冰区以外发生的过程，尽管我们认为这不太可能，因为我们进行了大量的高生产力测量成立。”

对南极生态系统的影响可能是重大的。“更高的营养水平迁移到生产力所在的地方，如果它在冰下，人们可能会期望食物网随之而来，”Horvat指出。需要进一步的研究来了解这些隐藏的生态系统是如何运作的，以及浮游植物的大量繁殖是否会吸引冰下的捕食者和猎物。