随着全球气候变暖，北极夏季海冰范围不断缩小、厚度逐渐变薄，在融化高峰期，融冰池覆盖了超过50%的海冰区域。尽管如此，人们对融冰池中的冰藻群落及其对北冰洋初级生产和碳周转的贡献仍研究不足。虽然融冰池此前被认为生产力较低，但近期研究表明，海冰中的融冰池内生长着繁荣的藻类群落，其光合作用活性之高令人惊叹。北极海冰底部几乎如同倒置的海底，表面覆盖着一层由微生物和藻类组成的生物膜。夏季海冰融化时，其表面会形成融冰池，部分藻类会进入这些融冰池以及冰层裂缝中，并在水面形成具有浮力的小型藻垫。
从北极海冰表面的藻垫中采集样本
发表于《海洋科学前沿》的一项研究《北极融冰池中生产力极高的冰藻垫：初级生产与碳周转》表明，这些藻垫具有极高的光合作用活性，这表明它们或许是北极食物网中一个重要但尚未得到充分探索的要素。
本研究报告了7月在北巴伦支海融冰池中采集到的此前未被描述过的密集藻垫冰藻群落。研究团队记录了这些分层明显且呈棕色的藻垫，其碳同化率和净初级生产率较高，与冰藻群落和聚集体相比优势明显，实际上可与温带潮间带的底栖微藻相媲美。总初级生产率、净初级生产率以及群落呼吸速率均通过氧微剖面仪测定，碳同化计算则通过碳-14 孵育、色素分析和光学显微镜检查加以支持。
融冰池藻垫由不同颜色的层次组成，与结构一致的聚集体存在差异。因此，研究团队提出了“融冰池藻垫”这一术语，并进一步推测，这些密集的冰藻垫可能是北极食物网中一个重要但被忽视的有机碳来源。而该食物网成分可能对气候变化引发的北冰洋和泛北极海域变化极为敏感。
该研究主要作者、挪威水资源研究所研究员卡斯珀·汉克（Kasper Hancke）解释道：“（北极熊）所捕食的猎物同样需要觅食生存，而整个食物链的起始端正是藻类。”那么，微小的藻类究竟是如何支撑起从纤毛虫、鳕鱼，直至北极最大的陆地掠食者这一庞大生物群落的生存呢？汉克进一步阐释：“北极熊之所以能在北极这片极寒之地繁衍生息，根本原因在于那里存在可供它们猎食的生物。而这些猎物同样依赖其他生物获取能量，所有生命活动的能量源头都离不开藻类。”
北极食物网中的冰藻
冰藻的研究历史可追溯至19世纪末。1893年，挪威著名探险家弗里乔夫·南森在其具有里程碑意义的探险中，就对冰藻进行过描述。在那次探险中，他有意让自己的船只冻结在北极海冰之中，试图借此抵达北极，虽然最终未能成功，但留下了珍贵的科学记录。
然而，在随后的一个世纪里，对于冰藻的研究却逐渐陷入沉寂。直至2004年，正在攻读博士的汉克在研究巴伦支海的碳流动时，意外发现了漂浮于海冰融池中的小垫子。这一发现激发了他的研究兴趣，他立即运用专业设备对这些藻类的初级生产力和碳周转率进行了系统测量。但令人遗憾的是，当他将这一突破性发现呈报给导师团队时，却因被判定为缺乏研究价值而未得到重视。
在此后的二十年里，随着微传感器技术、稳定同位素示踪技术、分子生物学技术等新兴研究手段在极地生态学领域的广泛应用，冰藻研究取得了突破性进展。汉克团队通过长期观测与实验研究，揭示了冰藻垫具有极高的光合作用活性，其测量结果远远超过了此前已发表的任何冰藻的研究数据。这一发现具有重要生态意义，即藻类通过光合作用产生的有机碳，为食物链下一营养级——与藻垫共生的纤毛虫等微型食草动物提供了能量来源。这些初级消费者随后被片足类动物捕食，而片足类动物又成为北极鳕鱼的主要食物来源。海豹则以鳕鱼及其他鱼类为食，最终北极熊作为顶级捕食者，通过捕食海豹构成了一条完整的北极食物链。
挪威极地研究所研究员菲利普·阿斯米（Philipp Assmy）虽未参与这项研究，但他表示，这项研究为理解北极环境增添了全新的视角。阿斯米早在2012年前往北极中东部的一次航行中，就曾观察到类似的藻类聚集体。而此次汉克的研究在方法上有了新突破，首次将氧微电极技术应用于冰藻垫的研究。氧微电极作为一种高精度的微传感器，能够在极小的空间尺度上（微米级）对溶解氧浓度进行实时、原位测量。阿斯米称，有了这些微电极，研究人员能够在聚集体内部非常精细的尺度上精确测量初级生产力，而这在以前是无法完成的。
测量藻垫的氧气剖面
变暖海洋中的冰藻
当前，北极地区正经历着前所未有的快速变暖，其变暖速度高达全球平均水平的2到4倍。这种剧烈的气候变化导致北极海冰发生显著变化，冰层不断变薄且消融速度加快，现如今夏季融池已覆盖率高达60%的海冰面积。汉克特别指出，现有明确的证据表明融池数量正逐渐增多，这意味着这些冰藻垫的栖息地可能会相应扩大。随着全球气候持续变暖，北极冰藻垫在北极生态系统中的作用或许会愈发关键。
“一旦藻类沉入海底，基本上就没有回头路了。”在北极地区，融池数量增多或许会催生更多漂浮藻垫。然而，倘若未来夏季海冰完全融化，藻类的补充机制可能会受到影响。在正常情况下，冬季藻类会被冻结在冰层之中，待夏季冰层融化，这些藻类便会重新回到融池。可一旦失去海冰这个“天然浮板”，藻垫就可能因失去浮力而坠入深海。阿斯米着重强调，一旦藻垫沉入海底，就几乎没有重返融池的可能。
鉴于冰藻在北极食物网中占据着关键地位，深入探究冰藻及其在全球变暖背景下的命运，对理解北极生态系统的运行机制意义重大。汉克表示，如果未来有机会，他计划使用搭载藻类专用摄像机的无人机，对相关区域进行空中巡查，以此探测和量化冰藻的空间分布。冰藻的分布情况恰似一块极为重要的拼图，能够帮助我们更清晰地认识其生态价值，为北极生态研究提供关键线索。
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