北冰洋海冰下的食物鏈

舊金山 — 雖然北極熊和海豹已成為北極海冰消融的代表,但它們已經繁榮了很長時間。

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


舊金山——雖然北極熊和海豹已成為北極海冰消融的代表,但它們已經繁榮了很長時間。熊吃海豹,但海豹吃什麼呢? 也許是魚,儘管在北極的許多地方魚類數量很少。 即使這樣,魚又吃什麼呢? 研究人員一直沒有辦法充分調查食物網,但現在他們有了:一種名為“涅柔斯”的新型機器人,它可以在冰下自主巡航數公里,並將資料和影片返回到冰緣的船上。

伍茲霍爾海洋研究所牽頭的財團建造和運營的“涅柔斯冰下航行器”在7月的首次北極任務中完成了四次潛水。 來自該任務的三位主要研究人員昨天在舊金山美國地球物理聯合會秋季會議的新聞釋出會上描述了這些潛水。 我的同事裡奇·莫納斯特斯基於昨天下午在《自然》雜誌發表的一篇文章中描述了這些潛水(《大眾科學》是自然出版集團的一部分)。

研究人員還發布了一些來自潛水的有趣的科學成果。 最令人驚訝的發現是,在北極海冰正下方漂浮著比科學家們想象的更多的生命,而且食物網也複雜得多。 在涅柔斯出現之前,科學家們很難探測甚至看到冰下未受干擾的生命。 但涅柔斯顯示,大量深色藻類群落附著在冰的底部。 反過來,它又被各種各樣的小動物吞噬,其中許多很小,但有些較大。


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在會議晚些時候,我採訪了德國不來梅港亥姆霍茲極地和海洋研究中心的海洋生物學家、探險隊的首席科學家安特耶·博蒂烏斯。 我想知道她和她的同事們看到了什麼,以及她認為哪些生命形式正在吃哪些其他生命形式。 以下段落描述了她告訴我的內容。 看一看,然後觀看機器人潛水期間拍攝的影片(此處),您應該能夠看到博蒂烏斯描述的各種生命形式。

由於全球變暖導致冰層變薄,更多的陽光穿透到冰的底部,一種被稱為矽藻的藻類正在生長,有時成點狀,有時成大片聚集。 在影片中,這些藻類看起來像冰上的黑色斑點。 一些矽藻附著在冰上,但另一些附著在這些矽藻上並漂浮在旁邊。 浮游生物產生一種粘液,幫助它們粘在一起。 一些浮游生物還會捕獲氧氣氣泡(矽藻產生氧氣氣泡),以幫助擴充套件的質量漂浮到冰的底部,使群落能夠獲得最大量的陽光進行光合作用。

被稱為橈足類的小型甲殼類動物在水中自由漂浮並以藻類為食。 它們是您可以在影片中看到漂浮在水中的“塵埃”的主要成分。 但是,由於冬季黑暗月份水中養分減少甚至消失,藻類的光合作用基本停止,橈足類動物會在體內產生並儲存脂質,它們靠這些脂質度過黑暗的月份。

現在來說說真正酷的小動物:櫛水母和樽海鞘。 這些是較大的活體團塊,看起來有點像小水母。 在影片中,從大約一半的位置開始,您可以看到它們懸停並拍打著幽靈般的身體。 它們吃橈足類動物。

但是,在冰下區域,什麼吃櫛水母呢? “我們不知道,”博蒂烏斯告訴我。 “我們沒有看到魚。” 在溫暖的水域中,鳳尾魚等小型魚類和鱈魚等大型魚類會吃掉這些凝膠狀動物,而海豹和北極熊會吃掉魚類。 博蒂烏斯渴望返回進行未來的任務,以嘗試完成食物網,這顯然對所有這些大小動物的生存至關重要,反過來,這可能會影響將北極地區與較低緯度的溫暖地區聯絡起來的其他食物網。 博蒂烏斯說,最終,“瞭解更多資訊將告訴我們冰層流失對地球生命意味著什麼。”

照片由伍茲霍爾海洋研究所涅柔斯任務提供

Mark Fischetti has been a senior editor at 大眾科學 for 17 years and has covered sustainability issues, including climate, weather, environment, energy, food, water, biodiversity, population, and more. He assigns and edits feature articles, commentaries and news by journalists and scientists and also writes in those formats. He edits History, the magazine's department looking at science advances throughout time. He was founding managing editor of two spinoff magazines: 大眾科學 Mind and 大眾科學 Earth 3.0. His 2001 freelance article for the magazine, "Drowning New Orleans," predicted the widespread disaster that a storm like Hurricane Katrina would impose on the city. His video What Happens to Your Body after You Die?, has more than 12 million views on YouTube. Fischetti has written freelance articles for the New York Times, Sports Illustrated, Smithsonian, Technology Review, Fast Company, and many others. He co-authored the book Weaving the Web with Tim Berners-Lee, inventor of the World Wide Web, which tells the real story of how the Web was created. He also co-authored The New Killer Diseases with microbiologist Elinor Levy. Fischetti is a former managing editor of IEEE Spectrum Magazine and of Family Business Magazine. He has a physics degree and has twice served as the Attaway Fellow in Civic Culture at Centenary College of Louisiana, which awarded him an honorary doctorate. In 2021 he received the American Geophysical Union's Robert C. Cowen Award for Sustained Achievement in Science Journalism, which celebrates a career of outstanding reporting on the Earth and space sciences. He has appeared on NBC's Meet the Press, CNN, the History Channel, NPR News and many news radio stations. Follow Fischetti on X (formerly Twitter) @markfischetti

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