海洋酸化 -海洋酸化对海洋生态系统的影响

! k+ [( d3 V5 |1 g! W- F" H! y

; U% e' R. a: E w" l% c " R/ y( O d, y7 U! H7 A3 M' w4 Y

0 J* u% z1 e p6 [- N5 a! X

本文参加百家号#科学了不起#系列征文赛。

& L9 e: ^# e& B4 z; h' Q5 E1 s

藻类是一种非常原始、古老的低等生物。它们的构造简单，有些藻类看似植物，但却没有根、茎、叶的分化，大多数为群体或多细胞的叶状体（比如海带），还有很大一部分的藻类是单细胞的。大部分的藻类都含有叶绿素等光合色素，使得它们能通过光合作用获得能量。

, j, ~3 ?$ J/ t6 [; }

. I: B" F% L. N$ [" Z; @) U: |

然而，6600万年前一颗小行星撞击地球，大量的碎片、烟尘和气溶胶射入大气层，使地球陷入无边的黑暗，气候变冷，海洋酸化。随着陆地上的恐龙和海洋中的巨型爬行动物的灭绝，在海洋中占据主导地位的海藻因为无法光合作用也灭绝了，但有一种罕见的海藻，却学会了捕食，并幸存了下来。

% u0 z/ `/ ]+ q& _

一组科学家，包括加州大学河滨分校的研究人员，想要了解这些藻类是如何在大规模灭绝波及全球其他食物链的情况下茁壮成长的。“这一事件最接近于毁灭这个星球上的所有多细胞生命，至少在海洋中是这样，”地质学家安德鲁里奇威尔（Andrew Ridgwell）说。如果你去除了藻类，它们构成了食物链的基础，其他一切都会死去。“我们想知道地球的海洋是如何避免这种命运的，以及我们的现代海洋生态系统是如何在这场灾难之后重新进化的。”

5 X9 o* v C" N, D7 k

5 J. W( L- p; q, u/ ]

3 k V5 S" D# |7 T

为了回答这些问题，研究小组检查了保存完好的藻类化石，并创建了详细的计算机模型来模拟藻类的食性随时间的变化。他们的发现现在发表在《科学进展》（Science Advances）杂志上。

# J- S$ M" C* [- o, R

根据里奇维尔的说法，科学家们一开始就有点幸运地发现了这些纳米级的化石。它们位于快速堆积和高黏土含量的沉积物中，这有助于保护它们，就像拉布雷亚焦油坑提供了一个特殊的环境来帮助保护猛犸象一样。超微浮游植物化石细胞覆盖物的高分辨率扫描电子显微镜图像，突出显示了一些孔，这些孔可能使鞭毛和单倍体从细胞中出现并吸引食物颗粒。

& V6 |3 d! a1 L" y

- ?2 Q0 d) I: v5 o* Q) O

+ n% \3 o C- _6 J0 v* k; I3 v

* _& j' t5 O/ z. A

大多数化石都有碳酸钙制成的盾牌，盾牌上也有洞。这些洞表明存在鞭毛细细的尾巴状结构，允许微小生物游动。“你需要移动的唯一原因是为了得到你的猎物，”里奇威尔解释道。

6 j8 J1 L2 }. A" d( |1 K

现代远古藻类的近亲也有叶绿体，使它们能够利用阳光从二氧化碳和水中制造食物。这种通过取食其他生物和通过光合作用生存的能力被称为混合营养。少数具有这种能力的陆生植物包括金星捕蝇草和太阳草。

, s5 b) m) w* N3 x& W7 K# L

) n% a+ O/ y1 z0 f

g8 e5 I- p2 v8 v* g

# S4 @$ }: d' y/ X% I, G

研究人员发现，一旦小行星后的黑暗消失，这些混合营养藻类从沿海大陆架地区扩展到开阔的海洋，在接下来的百万年里，它们成为主要的生命形式，有助于快速重建食物链。里奇韦尔说：“这些结果既说明了海洋浮游生物的极端适应性，也说明了它们快速进化的能力，然而，对于一代时间只有一天的植物来说，你永远离灭绝只有一年的黑暗。”

% B* V# N+ P) M4 i

7 b- p' o$ @& a# Z2 u4 Q

7 V& H; d: G/ E. [ b3 z* N& K) G2 y9 U8 t1 I

* G9 C6 b- k+ U; x. G1 B& S1 ?

直到黑暗消失以后，藻类才进化，失去了吃其他生物的能力，重新建立了自己，成为当今海洋中藻类的主要物种之一。“混合营养既是最初生存的手段，也是小行星后的黑暗解除后的一个优势，”里奇韦尔打趣说：“当灯灭了，每个人都开始变成了捕食者和猎物，这是万圣节的终极故事。”

- l- ]# [2 q2 T$ F* C+ R+ X

想了解更多精彩内容，快来关注寰宇科学新观察

) q: m$ y- ]% x$ }7 b2 O & A. \9 H& U% R2 e' {/ ]; z ) j) n$ Z' Z7 B3 C1 k& T+ j$ Z