文章图片
文章图片
文章图片
【它们制造了地球20%的氧气，但如今它们正在死去】
图中圆形的、长条的、方形的都是硅藻（图片来源：Gordon T. Taylor Stony Brook University/Public Domain）对地球上的大多数生命来说 ， 想要生存就得呼吸氧气 。 我们现在呼吸的氧气中 ， 绝大部分都是生物产出的——比如植物的光合作用 。 但最重要的氧气生产者却不是我们熟悉的树木 ， 而是那些水中的微小生物 ， 其中最重要的类群之一就是硅藻 。
硅藻是一种极小的单细胞藻类 ， 大多只有几微米到几十微米长 ， 一根针尖上就能放下好几颗 。 但如果你用显微镜观察这些小生物 ， 一定会为它们精致的外形所震惊——事实上 ， 你看到的这些精美结构是硅藻的细胞壁 ， 也被称为它的“硅制壳体” 。
1500倍显微镜下的硅藻壳体（图片来源：Massimo brizzi/Wikipedia）
与植物或动物不同 ， 硅藻的细胞壁是二氧化硅制成的 ， 准确来说是水合二氧化硅 ， 和欧泊（一种宝石）的成分一样 。 与欧泊的变彩类似的是 ， 硅藻的细胞壁也会呈现出绚烂的结构色 。
欧泊表面的变彩（图片来源：Dpulitzer）
这样的坚硬外壳让硅藻成为了地球上的绝对赢家 ， 已知的硅藻种类就已经超过了2万种 ， 它们尽情分布在全球各处的海洋、河流、湖泊中 ， 你甚至能在温泉或者南大洋里找到硅藻的身影 。
如此广泛的分布也带来了巨大的生产力 。 根据估计 ， 在你呼吸的每一口空气中 ， 平均20%~30%的氧气都是由硅藻生产的 。 这个数字甚至远远超过了被誉为“地球之肺”的热带雨林 。 在生产氧气的同时 ， 硅藻也在吸收着环境中的大量二氧化碳 ， 将其储存在海洋深处 。
“硅藻是海洋中最重要的浮游生物之一 ， ”GEOMAR亥姆霍兹海洋研究中心的海洋生物学家扬·陶赫尔（Jan Taucher）这样解释自己对硅藻的浓厚兴趣 ， “它们的任何变化都可能导致海洋食物网发生重大转变 ， 甚至会改变海洋作为碳汇吸收二氧化碳的能力 。 ”
海水酸化
我们都知道的是 ， 气候变化正威胁着海洋生态 。 大气中的二氧化碳溶解到海水中 ， 会增加海水的酸度 。 对于那些拥有碳酸盐壳体（主要是碳酸钙）的海洋生物来说 ， 这几乎等于灭顶之灾：在酸化的海水中 ， 这些生物搭建碳酸钙壳体的过程会消耗更多能量；而如果海水酸化加剧 ， 碳酸根浓度降得过低 ， 它们的碳酸盐壳体甚至可能会被溶解掉——这正是许多地区的珊瑚和贝类正在经历的灾难 。
随着海水酸化加剧 ， 许多海洋生物的碳酸盐壳体正在受到威胁（图片来源：NOAA）
然而 ， 对于硅藻来说 ， 气候变化的故事要复杂得多 。 许多研究认为 ， 硅藻理论上拥有抵御海水酸化的能力 ， 甚至还有可能从气候变化中获得好处 。 一方面 ， 作为一种能进行光合作用的微生物 ， 当海水中溶解的二氧化碳增多 ， 硅藻就更容易吸收二氧化碳 ， 提高光合作用的速率 。 另一方面 ， 酸性环境能降低二氧化硅的溶解速率 ， 因此硅藻能更省力地搭建起自己的“硅制小屋” 。
问题在于 ， 这些都只是理论上的推测 ， 即使是单细胞藻类也拥有非常复杂的生命体系 ， 想要知道在气候变化下硅藻更为具体和可能的命运 ， 还需要进一步的研究 。 最近 ， 陶赫尔和同事发现 ， 以往对硅藻的讨论往往遗漏了一个关键因素 ， 而这一点很可能会威胁到硅藻的生存 。
供不应求的硅
对海洋中的许多浮游生物来说 ， 主要营养物质（比如氮或铁）的浓度决定了它们的分布 。 但硅藻更“看重”海水中的硅 。
海水中的硅酸盐一般处于不饱和状态 ， 因此硅藻的壳体其实很容易被海水侵蚀、溶解 。 在硅藻活着的时候 ， 会在壳体外分泌一层有机涂层 ， 来提供保护 。 然而当硅藻死亡后 ， 这层保护涂层会被细菌降解掉 。 在壳体顺着重力下落到海洋深处的过程中 ， 壳体中的硅也释放到“沿途”的海水中 ， 这在一定程度上也弥补了表层海水中被硅藻消耗掉的硅 。
推荐阅读
- 细菌中的“珠穆朗玛峰”现身！长达2cm, 肉眼可见
- 细菌中的“珠穆朗玛峰”现身！长达2厘米，肉眼可见
- ?太平洋底部出现630万年前不该有的东西，专家：不是来自地球
- 世界上最记仇的5种动物是什么？第五种天不怕地不怕
- 假如有坠入黑洞的机会，我们能去哪？你好奇吗？
- 如果恐龙没有灭绝，世界会变成什么样子？能与人类和谐共处吗？
- ?2.7亿光年外，哈勃发现星系大碰撞，这是45亿年后银河系的结局
- 24亿年前的地球是什么样子？如今什么原因导致地球氧气浓度的降低