研究显示，在南大洋，微藻对CO₂的吸收比以前认为的更重要

　　在上一个冰川期结束时，棕囊藻物种的藻华吸收了南大洋中的大量二氧化碳，从而显著减缓了大气中温室气体的增加。信用:Gerhard Drebes

　　大约14000年前，南大洋的藻华有助于大幅减少全球大气中的二氧化碳含量——正如AWI阿尔弗雷德·魏格纳研究所的一个团队在《自然地球科学》杂志上发表的对古代DNA的新分析所揭示的那样。在南极大陆周围的海洋中，这些藻华对全球碳动态有重大影响。目前和预计未来该地区海冰的减少对这些藻类构成了严重的威胁，这可能会导致全球性的后果。

　　在上一个冰川期结束时，南半球的变暖在一个被称为南极冷逆转(ACR)的阶段暂时放缓。这项研究揭示了这一时期的特殊气候条件——特别是涉及冬季巨大的海冰覆盖，随后是春季强烈的季节性融化——有利于南大洋棕囊藻属的大规模藻华。这些水华吸收了大量的二氧化碳，显著减缓了大气中这种破坏气候的气体的增加。

　　AWI研究小组通过检查所谓的沉积古DNA(seda DNA)——在海底保存了数千年的遗传物质——首次证明了这种联系。这是因为棕囊藻没有留下经典的微体化石，因此在以前的气候档案中是看不见的。迄今为止，还不可能用传统的地球化学方法来探测它的存在。

　　在进行他们的研究时，AWI团队检查了一个沉积物岩心从南极半岛北部的布朗斯菲尔德海峡近2000米深处。核心包含了过去14000年的sedaDNA。研究人员从沉积物芯中提取了这一物质，以研究生物群落随时间的变化。

　　“我们的研究表明，在以高海冰范围为特征的气候重要过渡阶段，这些藻华导致了全球大气CO₂水平的显著降低，”该研究的主要作者、AWI的Josefine Friederike Wei解释道。

　　这是因为沉积物芯在这一阶段显示出钡(Ba)与铁(Fe)的高比率——这一比率被视为有机碳输入和沉积的指标，因为它与地表水的生物生产力有关。

　　“冬季海冰扩张得越多，春季富含营养的融水进入海面的面积就越大——因此，这个区域是棕囊藻找到理想生长条件的地方。因此，更大的海冰范围直接导致更大的区域具有高藻类生产力，”Friederike Wei补充道。

　　海洋中的这种生物过程与全球气候事件密切相关——即使人类肉眼仍然看不到它们。此外，大规模的棕囊藻水华影响了南大洋的食物网和营养分布，引发了复杂的连锁反应:从浮游生物组成的变化和转移生物地球化学循环通过增加碳向深处的输送，它们长期影响了生态平衡和碳循环。

　　根据沉积古DNA鸟枪法宏基因组学推断的南极冷逆转(ACR)和ACR后变暖时期的季节性和长期生态系统重建。信用:自然地球科学(2025)

　　今天，南极的棕囊藻特别濒危，因为长期的趋势是海冰损失特别是，最近南大洋的急剧下降正在显著改变其生活条件。失去这些重要的藻华会破坏当地生态系统的稳定。

　　虽然硅藻等其他藻类物种可以受益于无冰条件，但食物网的结构将发生根本变化。此外，棕囊藻在将碳输送到深海方面特别有效。因此，其水华的减少可能意味着海洋中储存的碳总量减少，从长远来看，这可能会加剧气候变化。

　　此外，棕囊藻产生二甲基硫(DMS)，这是一种促进云形成的气体，从而增加对阳光的反射。因此，藻华的消失也可能对云的形成产生负面影响，从而对气候调节产生负面影响，这反过来又会导致对气候产生额外的放大影响。

　　一方面，AWI科学家的研究为南大洋及其微生物在过去全球气候事件中的作用提供了新的见解，这是以前使用传统方法在沉积物档案中无法检测到的。

　　另一方面，它首次表明，以前的地质调查方法与沉积的古代DNA相结合，产生了对过去生态系统的更现实的重建，以及我们对早期二氧化碳波动的理解。这将为气候系统未来发展的更有区别的评估铺平道路。

　　对这些地质过程的分析强调了生物过程在气候调节中的关键作用。这一发现凸显了在当前气候研究和未来预测中更多考虑海洋生态系统的重要性。

　　关于进一步的研究，这意味着应该进一步改进DNA分析和地质方法的结合，以便获得和勾勒出更准确的过去气候变化的图像。

　　此外，个别重要的生物，如棕囊藻，应该进行更详细的研究，以便能够更好地了解它们对环境的影响碳周期和气候。这不仅会导致更好的气候预测，而且还能在早期发现海洋中潜在的深刻生态变化，并据此评估其影响。