本文发表在《大众科学》的前博客网络中,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
首先,感谢大家提出如此精彩的问题。我会尽力回答所有问题,但你们都是一群好奇的人,所以我可能不得不错过一些问题。我还发现它们可以归纳为几个不同的主题——所以我会尝试将它们分类回答……就像这篇文章一样!
很多人都问到了科学家们正在研究的奇怪的浮游植物。
首先,一般而言,什么是浮游生物?这个名字来源于希腊语“planktos”,意思是“漂泊”或“漂流”。考虑到浮游生物在海洋中漂浮,这很有道理。浮游植物是植物性浮游生物——这意味着它可以利用阳光自己制造食物。(还有浮游动物,它们是像磷虾和水母这样的动物。)在世界海洋中,大约有5000种浮游植物。当你看着海水时你看不见它们,但在小小一杯海水中可能隐藏着数千株小植物,每种植物都有其独特的结构和生命。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保关于塑造我们今天世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
为什么浮游植物看起来像宝石?它们独特的结构是否表明它们的某些功能?来自加利福尼亚州的杰妮·巴苏
的确,浮游生物很美丽。看看它们!
它们的结构确实与它们在海洋中所必须做的事情相对应(就像我们的身体帮助我们在我们的世界中移动一样)。让我们特别看看我们正在研究的浮游生物——名为艾米利亚藻(通常缩写为Ehux)。看看它有多漂亮。
这些小浮游植物是球石藻——这是一类以你在图像中可以看到的外部板为特征的浮游植物。Ehux大约在27万年前进化而来,现在是地球上最常见的球石藻物种之一(这对我们的研究船来说是好事,因为我们正在寻找它们)。你可以在全球各地找到Ehux,从葡萄牙到菲律宾。你找不到Ehux的唯一地方是寒冷的极地,那里太冷了。
这些板——使它成为球石藻的东西——被称为球石(有道理,对吧?)。它们由碳酸钙制成,每个小板的宽度在2到25微米之间。大约是人头发宽度的四分之一。
这些球石非常精细,浮游植物创造它们的过程很复杂。但是,奇怪的是,科学家们并不完全确定它们为什么有这些球石。可能是这些小壳保护它们不被更大的、饥饿的浮游动物吃掉。或者也许它可以保护它们免受细菌和病毒的感染(我们将在以后的文章中讨论病毒)。也许球石可以帮助它们漂浮、进行光合作用或阻挡有害的紫外线。我们真的不知道。
每个单独的Ehux都非常小——大约5微米宽——略小于人类红细胞。但我之前提到过,我们实际上可以从太空看到它们。你们中的一些人想知道这是怎么可能的。
为什么他们能从卫星上看到这些浮游植物?来自犹他州盐湖城的布伦达·赖特
卫星数据是如何用来追踪浮游生物的?来自巴西的安东尼奥·马里奥
当然,即使使用先进的卫星,我们也无法从太空看到单个浮游植物。但是当它们大量聚集在一起时,卫星就可以看到它们了。这有点好笑,因为就像我之前提到的那样,你可能会舀起整杯海水,如果没有显微镜,你看不到单个浮游植物。
然而,卫星可以看到它们,因为球石藻的壳是由方解石制成的,而方解石会反射光。所以来自太阳的光线会从这些方解石外壳上反射出来,并形成卫星在这样的大照片中看到的白色斑块。
好吧,它们很小,很漂亮,我们可以从太空看到它们。但是,你们中的一些人问,我们为什么要关心它们?
是什么让这些球石藻如此重要?它们对于研究气候变化的科学家来说是否重要,或者它们在食物链中是否重要,或者两者兼而有之,或者完全不同?来自新泽西州的罗娜
为什么人们对浮游植物如此感兴趣?它们对海洋生物有什么影响?来自纽约的杰·戴·索斯·奎恩斯
这些浮游植物之所以重要有很多原因。首先,它们为海洋提供食物。浮游植物被浮游动物吃掉,然后被鱼和鲸鱼吃掉,以此类推,一直到食物链顶端。把浮游植物想象成陆地上喂养食草动物的草和树木,然后这些食草动物会被更大的捕食者吃掉。
但是这些浮游生物不仅仅作为食物很重要——它们对我们的大气层也很重要。当你想到产生氧气的东西时,你可能会想到树木。但是浮游植物负责地球上一半的光合作用,因此也负责我们大气中大约一半的氧气。我们应该感谢浮游植物提供的每一次呼吸。
重要的不仅仅是浮游植物产生的东西——还有它们消耗的东西。每年都会产生 450 亿吨新的浮游植物(对于来自华盛顿的吉姆·沃尔斯特伦,他问 Ehux 如何繁殖,它们可以进行有性和无性繁殖,并且具有单倍体和二倍体阶段)。但任何时候,海洋中的浮游植物都不到 10 亿吨。那么它们都去了哪里呢?事实证明,浮游植物的寿命不长,当它们死亡时,它们会沉入海洋深处。当它们下沉时,它们会带走各种矿物质和二氧化碳。在海洋深处的寒冷水域中,有一层又一层的死浮游植物。其中一些尸体,大约0.1%的尸体,被埋在沉积物中,最终变成石油——我们用来驾驶汽车的那种石油。其余的死浮游植物会慢慢腐烂,被其他生物利用,或留在水中。
这些营养物质不会永远被埋没。事实上,有一个非常重要且非常缓慢的泵,最终将它们带到地表,并将气体返回大气层,并将营养物质返回海洋生物。浮游植物的下沉和重新出现的气体之间的这种平衡对于维持海洋中的生命以及我们大气层的稳定至关重要。
浮游生物还有许多其他重要的功能,但我们将只再谈论一个:反照率。反照率是地球表面的反射率。雪比茂密的森林更具反射性——来自太阳的更多光线从雪中反射回来,而不是从森林中反射回来。当浮游植物大量繁殖时,它们会反射大量的太阳光(请记住我们可以用卫星看到那些反射),从而增加地球的反照率。其中一些光被大气层重新吸收并加热,而一些光则逃回太空。反照率是决定我们大气层有多热的重要因素之一。
这就是这些浮游植物是什么、它们做什么以及它们看起来的样子。
(接下来:很多人想知道我打包了什么,所以请在周一回来查看打包清单和一些照片)