大氣中溫室氣體CO2的增加，導(dǎo)致全球變暖，海平面上升，這是一個全球關(guān)注的大問題。最近科學(xué)家發(fā)現(xiàn)海洋浮游植物吸收二氧化碳的總量十分巨大，跟陸地上植物吸收二氧化碳的總量竟不相上下，這在過去是完全沒有想到的。然而更讓人想不到的是，吹到海洋的沙塵暴是浮游植物生長繁殖必不可少的助產(chǎn)士。如果說海洋浮游植物是抵抗全球變暖的功臣的話，沙塵暴就是幕后英雄。
2002年1月，南大洋碧波蕩漾，三艘模樣有些古怪的船只正在航行，在這些船的尾部，不斷有一些紅色的液體排向大海，頃刻，碧藍的海面便被染成一片紅色。有人以為這是三艘不講道德污染海洋的捕鯨船，恰恰相反，這是一些為改善人類的生存環(huán)境而工作的科學(xué)研究船，船上有來自德國、美國、新西蘭等國的76名科學(xué)家，他們正在做一項向大海“施肥”的科學(xué)實驗：往海里投放含鐵的溶液，目的是看這些鐵溶液是否能刺激海洋里浮游植物的生長。為什么要刺激海洋里浮游植物的生長呢？原因是這樣的：科學(xué)家已經(jīng)證明了海洋里的浮游植物能像陸地植物一樣，吸收導(dǎo)致全球氣 候變暖的罪魁禍?zhǔn)?mdash;—二氧化碳。因此海洋浮游植物的增加將減少大氣中二氧化碳的含量。
差不多與此同時，在南太平洋上，一些向新西蘭行駛的船，也許能說明這些科學(xué)家此項實驗的意義和緊迫性。這些船上乘載著南太平洋上的島國圖瓦盧的生態(tài)移民。2000年12月，圖瓦盧政府宣布，因地球氣溫增高引起海水上漲，圖瓦盧部分土地已經(jīng)被海潮淹沒。圖瓦盧領(lǐng)導(dǎo)人承認(rèn)在與不斷上升海平面的斗爭中失敗，宣布將放棄他們的祖國。新西蘭政府同意接受1.1萬圖瓦盧居民前往定居。圖瓦盧的命運只是一個縮影�；锇退�、庫克群島、瑙魯和西薩摩亞等低地島國也面臨著同圖瓦盧一樣舉國搬遷的威脅，而一些大國，雖然不至于舉國搬遷，但一些重要的沿海城市也受到海平面上升的威脅。
然而，這些與沙塵暴有什么關(guān)系么？科學(xué)家的結(jié)論是有很大關(guān)系：沙塵暴是全球生態(tài)系統(tǒng)的重要一環(huán)，它是抵抗全球變暖的幕后英雄。沙塵暴雖然不直接吸收大氣中的二氧化碳，但它是海洋浮游植物的生長肥料，沙塵暴所帶來物質(zhì)是浮游植物生長必不可少的。沒有沙塵暴吹向海洋，浮游植物將很難生長。而海洋浮游植物最近才被認(rèn)識到在吸收二氧化碳方面的作用并不亞于陸地植物。
大家都知道植物有一個神奇的功能：即通過葉片中的葉綠素進行光合作用來吸收大氣中的CO2，并呼出氧氣，這和動物與人正相反。這是自然界生態(tài)平衡中的一環(huán)。在這一過程中植物依賴陽光和水中的氫幫忙把CO2中的無機碳轉(zhuǎn)變成有機物，即糖類、氨基酸及其它構(gòu)成細胞的生物分子。大氣中二氧化碳轉(zhuǎn)變成有機物的過程，也被稱為“初級生產(chǎn)力”。
植物通過光合作用來吸收大氣中的CO2，過去人們想到的往往是陸上的森林和草地。海洋浮游植物對氣候的影響之大，最近才被充分認(rèn)識。
大約5年前，大多數(shù)生物學(xué)家還是嚴(yán)重低估了浮游植物對吸收大氣中的CO2的貢獻。主要原因是由于當(dāng)時的科學(xué)家無法計算出全球浮游植物的總量。
1997年，美國航空航天局（NASA）發(fā)射了海洋廣角感測儀（Sea Wide Field Sensor）。它使科學(xué)家有可能計算出全球浮游植物的總量。它是第1顆能每周觀察全球浮游植物數(shù)量的人造衛(wèi)星。為什么衛(wèi)星能觀測出全球浮游植物的總量？這是因為：只有當(dāng)植物中存在葉綠素A時，光合作用才能進行。葉綠素A能吸收陽光中的藍色和綠色波段，而海洋中的水則將其散射。因此，在一個區(qū)域內(nèi)吸收陽光的浮游植物越多，從太空中觀察的這片海洋就越暗。衛(wèi)星通過觀測從海洋反射回來的藍一綠光所占的比例，就可以計算出葉綠素的量，從而了解浮游植物的量。
正是由于衛(wèi)星的幫助，加上實地調(diào)查和數(shù)學(xué)計算，在1998年，世界上幾個不同的研究小組得出了一個共同的驚人結(jié)論：浮游植物每年將大約450億—500億噸的二氧化碳合成到自己的細胞中——這是此前最大膽的估計的數(shù)倍。
科學(xué)家早已經(jīng)推算出每年大氣中大約有1000億噸的二氧化碳被吸收了，而這過去大部分被算到了陸生植物的功勞簿上。今天，人們明白了，其實陸生植物每年只吸收了大約520億噸。而另一半是被浮游植物吸收了，可以說，海洋浮游植物在吸收溫室氣體CO2方面的貢獻和陸生植物平分秋色。
地球現(xiàn)在面臨的麻煩是大氣中CO2增多，換一種說法是全球的碳循環(huán)失衡，即釋放的碳遠遠大于被吸收的碳。人類通過燃燒化石燃料，將深埋地下的碳帶回循環(huán)中的速度是過去生物呼吸、生物降解、火山噴發(fā)等途徑釋放碳的速度的大約100萬倍。森林和浮游植物吸收CO2的速度難以趕上這一增長的步伐，結(jié)果導(dǎo)致大氣中的這一溫室氣體的濃度迅速上升。
全球原有的碳平衡被打破，導(dǎo)致氣候變暖，現(xiàn)在的任務(wù)是重建這種平衡�？茖W(xué)家們在海洋浮游植物身上看到了這種希望。海洋浮游植物有一個特點是繁殖的速度快，而且有生長的廣大空間，這是陸生植物無法相比的。海洋浮游植物細胞平均6天繁殖和死亡一次。浮游植物的快速生命周期是它們對氣候產(chǎn)生影響的關(guān)鍵。1988年，一個正在進行的國際研究項目——全球海洋通量聯(lián)合研究（JG—OFS），開始對海洋碳循環(huán)進行量化研究。他們發(fā)現(xiàn)，死亡浮游植物的細胞和動物排泄物中的有機物質(zhì)分為兩部分，一部分對吸收CO2重建碳平衡意義不大，因為這些下沉并被微生物分解的浮游植物的細胞，把它們通過光合作用固定的碳通過海水的循環(huán)又釋放到大氣中，這種循環(huán)大部分發(fā)生于海洋中的陽光照射層。
能夠減少大氣中的二氧化碳，從而對重建碳平衡發(fā)揮影響的是那些還未分解就沉入海洋深處的浮游植物的細胞和有機物。這些有機物沉到了200米以下的海洋深處，那里的海水溫度較低、密度高，因此這部分海水很難與其上面較暖和的海水循環(huán)交換，因此被固定的碳停留在海里的時間長得多。通過這一被稱為“生物泵”的過程，浮游植物將表層海水及大氣中的CO2轉(zhuǎn)移至海洋深處。 2001年，美國的研究人員報道了每年被泵入深海的碳物質(zhì)總量在70億—80億噸之間，相當(dāng)于浮游植物每年所吸收碳的15%。
正是這一循環(huán)使大氣中CO2的濃度，比如果沒有這一循環(huán)低了200ppm（百萬分之一），對于目前大氣中CO2濃度約為365ppm來說，這是一個很重要的因素。
既然海洋浮游生物對吸收CO2、重建全球碳循環(huán)這么重要，那么怎樣才能使浮游植物繁殖得更快、更多？就成了科學(xué)家最想知道的事情。
海洋中到底哪些營養(yǎng)成分對浮游植物的生長起作用？過去科學(xué)家對此知之甚少，直到最近10年情況才有所改變�？茖W(xué)家這些年有幾個重要發(fā)現(xiàn)，一是知道了浮游植物生長必須有兩種營養(yǎng)元素——氮和磷來支持，磷是合成蛋白質(zhì)的基本物質(zhì)，過去一直認(rèn)為磷最難獲得，因為磷只存在于陸地的磷酸鹽礦石中，海洋中的磷是經(jīng)由河流帶入海中的；而氮氣是大氣中最豐富的氣體，可以自由溶進海水中....
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