澳大利亚野火引发了比整个大陆还大的藻类爆发

飘散在南大洋的烟雾为藻类提供了铁,导致了 massive boom。
satellite image of smoke from the australian wildfires
2019-2020年澳大利亚野火产生的烟雾。日本国立信息通信技术研究所

2019年和2020年澳大利亚的野火燃烧的桉树林面积大于西弗吉尼亚州。它们释放的碳量超过了该国2018年全年产量,将烟雾 plume 推至20英里高空,并形成了堪比蒙大拿州大小的大气涡流

根据今天发表在《自然》杂志上的最新研究:这些烟雾做了更令人意想不到的事情:它飘落到澳大利亚东部南大洋,引发了一场持续数月的藻华。这场藻华绵延数千英里,对海洋生物和全球排放的影响尚不明确——并揭示了我们才刚刚开始了解气候变化的全球连锁反应。

“当你看到野火的图像时,这些火灾对当地生态系统的环境影响是很明显的,”杜克大学生物地球化学家、该论文作者之一的 Nicolas Cassar 说。“令我惊讶的是,这些野火如何能对数千公里之外的海洋生态系统产生影响。”

藻华是微小海藻短暂的种群爆炸。它们通常发生在水域涌入某种关键、稀缺的营养物质时。藻类吞噬所有食物,迅速生长,然后死亡。当它们腐烂时,它们会吸走水中的氧气。

公共卫生官员曾警告,野火可能导致北美内陆地区的藻华,因为火灾会使溪流、湖泊和水库充满灰烬和死去的植物。一旦藻类在富含营养的汤中爆发,它可能致命:在过去一周,华盛顿州哥伦比亚河沿岸有三只狗在玩耍水藻水后似乎死亡。

但这是海洋开放水域的藻华首次与野火联系起来。在海上,藻类可以通过释放毒素直接毒害其他生物——通常被称为“赤潮”——或者在腐烂时扼杀海洋生物。通常,藻华是由肥料污染引起的,例如密西西比河口地区的死亡区。然而,2015年美国西海岸创纪录的毒藻华是由异常温暖的水域引起的,而1997年导致珊瑚礁窒息的事件则与印度尼西亚的野火有关。

在这种情况下,研究人员认为藻类生长是由烟雾中的铁驱动的。南大洋含有藻类生长所需的许多其他必需矿物质,但铁相对稀缺。仅有的少量铁来自深海、融化的冰或落入海面的尘埃。“[铁]被输送到这些水域被认为是藻类生长的关键驱动因素,”作者写道。

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卫星图像显示,烟雾造成的烟灰落在了比整个澳大利亚大陆还要大的区域,并且在两个区域特别密集:澳大利亚南部海域,以及数千英里以外、南美洲海岸外的海域。

从10月到4月,该地区的藻类生长加速,藻华紧随烟灰峰值出现。 

“规模相当可观,”该研究的牵头作者之一、普林斯顿大学生物地球化学家 Weiyi Tang 说。“受影响的区域超过了澳大利亚的面积。”

藻华如此之大,以至于作者估计它们吸收的碳量相当于实际火灾释放碳量的50%至150%。这意味着藻华可能抵消了火灾对气候的影响。

“终极目标是,它抵消了多少?” Cassar 说。“但我们不知道。”

如果藻类停留在水面,这些碳将直接返回大气层。但如果它沉入海底,碳就会被锁定在海底。

为了弄清楚这一点,科学家们需要前往藻华发生地,并在藻华发生时测量有多少物质actually 沉降到海底——Tang 和 Cassar 希望将来能够进行这种快速响应。

目前尚不清楚这些藻华对南大洋或全球海洋生物意味着什么。根据今年早些时候发表的研究,该地区已经是地球上一些最大的藻华的家园——如果随着气候变化藻华变得更加普遍,这些藻类可能会消耗其他海洋区域本应起肥作用的关键营养物质。

“南大洋是地球上一个非常重要的部分,”Cassar 说。“它对我们的气候有着不成比例的影响。很大一部分人为热量和人为碳都集中在南大洋。所以对它的改变会影响我们的全球气候。”

但作者也指出,澳大利亚以前也发生过野火,但从未出现过如此大规模的藻华。这可能是因为火灾规模异常大,或者因为它们恰好与其他一些环境周期同步,例如阳光明媚的天气或适宜的风况。

“海洋系统必须具备完美条件才能响应气溶胶供应的增加,”Tang 说。

其他地方也可能出现类似情况。“可能有其他地方也对野火做出反应,”Tang 说。“我们正在努力更好地了解。”北美、西伯利亚、非洲和亚马逊海岸外的海洋可能都在以完全未知的方式发生变化。

 

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Philip Kiefer

特约撰稿人

Philip Kiefer是《Popular Science》的特约撰稿人。他于2021年开始作为自由撰稿人加入科学部门,同年晚些时候正式成为团队一员。他曾报道过COVID变种的演变、食腐蜜蜂以及史前藻类爆发。


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