原綠球藻是地球上最小和最豐富的光合作用生物。單個(gè)原綠球藻細(xì)胞與人類紅細(xì)胞相比顯得相形見(jiàn)絀,但在全球范圍內(nèi),微生物數(shù)量高達(dá) octillions,它們?cè)趯㈥?yáng)光轉(zhuǎn)化為能量時(shí)負(fù)責(zé)世界大部分氧氣生產(chǎn)。
原綠球藻可以在海洋溫暖的地表水中找到,在靠近兩極的地區(qū),它們的數(shù)量急劇下降??茖W(xué)家們假設(shè),與許多海洋物種一樣,原綠球藻的活動(dòng)范圍是由溫度決定的:海水越冷,微生物在那里生活的可能性就越小。
但麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),微生物的棲息地主要不是由溫度決定的。雖然原綠球藻種群在較冷的水域中確實(shí)會(huì)減少,但決定微生物分布范圍的是與共同捕食者的關(guān)系,而不是溫度。這些發(fā)現(xiàn)今天發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上,可以幫助科學(xué)家預(yù)測(cè)微生物種群將如何隨著氣候變化而變化。
“人們認(rèn)為,如果海洋變暖,原綠球藻會(huì)向兩極移動(dòng)。這可能是真的,但不是因?yàn)樗麄冾A(yù)測(cè)的原因,”該研究的合著者、麻省理工學(xué)院地球、大氣和行星科學(xué)系 (EAPS) 的高級(jí)研究科學(xué)家 Stephanie Dutkiewicz 說(shuō)。“所以,溫度有點(diǎn)牽強(qiáng)附會(huì)。”
Dutkiewicz 的這項(xiàng)研究的合著者是主要作者和 EAPS 研究科學(xué)家 Christopher Follett、EAPS 教授 Mick Follows、華盛頓大學(xué)的 François Ribalet 和 Virginia Armbrust,以及洛杉磯南加州大學(xué)的 Emily Zakem 和 David Caron。
溫度崩潰
雖然人們認(rèn)為溫度決定了海洋中原綠藻和其他浮游植物的范圍,但 Follett、Dutkiewicz 和他們的同事注意到數(shù)據(jù)中存在奇怪的不協(xié)調(diào)。
該團(tuán)隊(duì)檢查了 2003 年、2016 年和 2017 年在太平洋東北部航行的幾次研究巡航的觀察結(jié)果。每艘船都穿越了不同的緯度,不斷對(duì)水域進(jìn)行采樣,并測(cè)量各種細(xì)菌和浮游植物(包括原綠球藻)的濃度。
麻省理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)使用公開(kāi)存檔的巡航數(shù)據(jù)繪制出原綠球藻明顯減少或崩潰的位置,以及每個(gè)位置的海洋溫度。令人驚訝的是,他們發(fā)現(xiàn)原綠球藻的崩潰發(fā)生在溫度變化很大的區(qū)域,范圍從大約 13 到 18 攝氏度。奇怪的是,該范圍的上限已在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中顯示為原綠球藻生長(zhǎng)和繁殖的合適條件。
“溫度本身無(wú)法解釋我們?cè)谀睦锟吹竭@些下降,”福萊特說(shuō)。
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