科學家終於找到了巨大馬尾藻花的燃料

這種藻類起源於佛羅里達州東部的馬尾藻海。自2011年以來，科學家們一直在追踪大大西洋馬尾藻帶的反復出現，這是一條巨大的海灣草帶，在強東風期間從赤道向加勒比海移動。直到最近，促進其快速生長的磷 (P) 和氮 (N) 的來源仍然不確定。一些人認為農業徑流或雨林砍伐釋放的養分是造成這一現象的原因。但這些解釋與人口的穩定增長並不相符 馬尾藻屬 近年來看到的生物量。

識別開花背後的力量

由馬克斯·普朗克化學研究所領導的一個國際研究小組現已確定了導致這些大規模水華的基本過程。他們還能夠識別為這種增長鋪平道路的氣候模式，使他們能夠開始開發一個可以預測未來的系統。 馬尾藻屬 使用權。

在最近發表的一篇文章中 自然地球科學研究人員描述了赤道附近的風驅動的強風如何將富含磷的深層水帶到地表並將其向北輸送到加勒比海。磷供應的增加有利於生活在褐藻表面的藍藻。這些微生物捕獲大氣中的氮氣（N₂）並將其轉換為以下形式 馬尾藻屬 可以使用稱為固氮的過程。藍藻通常定殖 馬尾藻屬建立夥伴關係，為藻類提供額外的氮源。根據研究，這提供了共生 馬尾藻屬 與熱帶大西洋其他藻類相比具有競爭優勢，有助於解釋…… 馬尾藻屬 近年來記錄的豐富程度。

珊瑚核心揭示了一個世紀的固氮作用

研究小組通過研究在加勒比地區收集的珊瑚核心，將藻類生長、固氮增強和寒冷、營養豐富的水域的上升聯繫起來。珊瑚礁可以作為長期的環境檔案，因為它們的骨骼在生長過程中含有來自周圍水域的化學物質。通過檢查它們的年度生長層（類似於樹木年輪），科學家可以重建幾個世紀以來海洋化學的變化。

在這項研究中，研究人員測量了珊瑚礁中氮的同位素組成，以推斷過去 120 年來微生物固定了多少氮。在固氮過程中，細菌會降低海水中穩定氮同位素 15N 至 14N 的比例。當珊瑚顯示出 15N 與 14N 的低比率時，表明固氮作用增強的時期。為了確認這些化學特徵的含義，尤金·西博爾德號研究船收集的海水樣本被用來校準現代珊瑚中的氮同位素，表明它們可靠地記錄了固氮作用。

2011年以來的雙重趨勢

“在第一組測量中，我們觀察到固氮作用在 2015 年和 2018 年兩次顯著增加，創下了兩年的記錄，”馬克斯·普朗克化學研究所的博士生、該研究的主要作者喬納森·楊 (Jonathan Young) 解釋道。 馬尾藻屬 它開花了。所以我們將珊瑚重建過程與年度重建過程進行了比較 馬尾藻屬 生物質數據，而且兩次記錄一模一樣！但當時根本不清楚是否存在因果關係。 ”

更深入的比較表明，自 2011 年以來，藻類生物量和固氮始終存在相關性，包括高值和低值。這一時機值得注意，因為 2010 年，強風首次將褐藻從馬尾藻海運送到熱帶大西洋。

排除其他營養來源

在排除其他想法後，研究小組得出結論，增加磷供應是專業化背後的主要因素 馬尾藻屬 活動。先前關於沙漠塵埃攜帶可以刺激藻類生長的鐵的理論與生物量記錄不符。同樣，來自亞馬遜河或奧里諾科河的養分輸入與時間或強度沒有關係 馬尾藻屬 它開花了。

改進未來預測的機制

研究人員描述了過去幾十年中所見的一個過程，深水上升流提供的磷和固氮細菌提供的氮一起進入花朵。 “我們的機制解釋了這種變化，”地球化學家楊指出 馬尾藻屬 增長比以前的任何方法都要好。然而，其他因素是否以及在多大程度上也發揮了作用，仍存在不確定性。 ”

富含磷的水的到來取決於北大西洋熱帶地區涼爽的海面溫度和南大西洋較溫暖的條件。這些溫差改變了氣壓模式，導致風強度和風向發生變化，使地表水移開，使更深的、富含磷的水上升。

美因茨的研究人員表示，監測熱帶大西洋的風況、海面溫度和相關的底層水上升流模式可以幫助改善未來的預測。 馬尾藻屬 生長。 “最終，未來 馬尾藻屬 在熱帶大西洋，這將取決於全球變暖如何影響導致過量磷供應進入熱帶大西洋的過程。 馬尾藻屬 它開花了。