深海机器人正在探索藻类大量繁殖的秘密起源

每年春天，北大西洋都会出现大量微小的自由漂浮藻类，这些藻类构成了海洋食物链的基础。这些微生物在把自己变成鱼类食物的同时，也吞噬了大量的二氧化碳，使它们成为大自然对抗气候变化的主要战士之一。

但科学家们从未弄清究竟是什么引发了每年一次的藻华。这个谜题困扰了海洋学家数十年。多年来，研究这些藻华的传统方法是通过卫星。但当云层笼罩时，这种方法就行不通了，这意味着研究人员经常处于黑暗之中。

然而，现在由于新一代先进的海上机器人，研究人员终于可以了解藻类以及其他东西了。

这些设备被称为“生物地球化学剖面浮标”，或 BGC-Argo 浮标，可在海平面以下一英里多处作业，从而可以收集以前从未收集过的数据。这些机器人是之前 Argo 浮标的升级版。

“浮标收集的数据主要用于提高我们对海洋生态系统和生物地球化学过程的了解，”法国国家科学研究中心高级科学家埃尔韦·克劳斯特说。“这对于改进地球碳系统的理论和模型尤为重要。”这些数据将用于“监测和预测海洋生化状态的变化，”他说。

维尔弗朗什海洋实验室的博士后研究员亚历山大·米格诺特 (Alexandre Mignot) 解释说，了解促使藻类大量繁殖的因素对于了解吸收大量二氧化碳的藻类如何应对气候变化至关重要。

北大西洋在吸收二氧化碳方面的能力远超其能力。虽然它只占世界海洋总面积的不到 1.5%，但它吸收了海洋吸收的二氧化碳的约 20%。寒冷的海水有助于捕获滞留在大气中的导致全球变暖的二氧化碳。然后，藻类在光合作用中吸收这些二氧化碳，就像陆地上的草和树一样。

根据目前收集到的信息，科学家们得出结论，春季藻类爆发之前会经历“冬季潜伏期”，此时藻类往往会处于低潮期。数据表明，藻类实际上可以在冬季水面相对平静的时期生长，尽管生长速度不快。湍急的水流会散射太阳光线，而平静的水流会让光线穿透，从而刺激藻类生长。

米格诺特说：“这些持续几天的局部水华可能是几个月后爆发性春季水华的起点。”研究人员在两篇论文中描述了他们的工作——一篇研究发表在《自然通讯》上，另一篇研究发表在《自然地球科学》上。

典型的浮标大部分时间都在海平面以下 1,000 米处处于“睡眠模式”，随洋流漂流。它每隔五到十天就会醒来，将头探出水面，在浮出水面的途中收集数据。由于浮标携带多个传感器，它们可以收集有关海洋捕获的碳以及海水酸度和含氧量的信息。

事实上，最近发布的一项研究带来了令人不安的消息，即海洋含氧量急剧下降，称过去 50 年间，公海中完全不含氧气的水量增加了四倍多。这一问题也影响到了沿海水域——同一项研究还称，自 1950 年以来，沿海地区的低氧地点增加了十倍多。而且，预计这一趋势还会持续下去。该论文预测，随着地球变暖，氧气含量将继续下降。

“氧气浓度是 BGC-Argo 浮标采样最多的变量，”Claustre 说道。这些设备对于测量缺氧区域的扩张至关重要。

机器人驱动的海洋观测系统提供的数据可能会帮助商业渔业——春季的浮游生物是海洋食物链的基础，为人类食用的鱼类提供营养。它还将帮助科学家更好地了解气候变化如何影响海洋生态系统。更好的是，“它们可以在任何地方、任何时间、任何海况下工作，”米格诺说。

玛琳·西蒙斯为 Nexus Media 撰稿，这是一家涵盖气候、能源、政策、艺术和文化的联合通讯社。