藻類加速冰層融化的秘密揭曉

一項最新研究發現，藻類能夠儲存養分，這使它們能夠在更大範圍的冰層上擴散，加速冰層變暗和融化。五月來臨，陽光普照，遠處恆星帶來的熱量終於讓人感受到皮膚上的溫暖刺痛感。雪開始融化，花朵和植物破冰而出，渴望著陽光。與此同時，生活在冰層上的藻類開始大量繁殖，使冰面變暗。這種現象已經持續了數千年。

但很快，這一切可能會改變。由於氣候變遷，春天每年都來得更早，這可能讓藻類在冰層上擴散到更大的區域。這些藻類含有棕色色素，使冰層變暗，降低其反射陽光的能力，從而加速冰層融化。極地研究人員早已知道這一點，但過去認為藻類在冰層上擴散的能力有限，因為這片冰原缺乏養分。

直到現在，情況有了新的轉變。發表在《自然通訊》上的新研究結果顯示，藻類能夠在極少養分的環境下生存，並且能夠儲存能量。這使它們能夠在比以往想像中更大的冰層範圍內擴散。這項發現由奧胡斯大學環境科學系博士畢業生Laura Halbach及其研究團隊完成。她目前在德國不來梅的馬克斯·普朗克研究所擔任博士後研究員，繼續探索北極生態系統的奧秘。

「我前往格陵蘭的主要目標是瞭解藻類大量繁殖的機制。透過新方法，我首次能夠測量格陵蘭冰層上單個藻類細胞的活動，從而發現它們能夠在極少養分下生存並儲存能量。」Laura Halbach解釋道。

冰藻是一種微小的單細胞生物，呈長形、棕色、橢圓形。它們在全球各地的冰面上繁衍生息，從格陵蘭冰層到阿爾卑斯山，再到喜馬拉雅山和阿拉斯加的冰川。像植物一樣，冰藻透過光合作用釋放氧氣並產生有機分子，需要陽光、水、二氧化碳以及少量的磷、氮和碳來生存。在春夏之際，冰藻大量繁殖，形成大片變暗的冰面。

幾年前，格陵蘭冰層還被認為是一片冰凍的沙漠，荒涼且幾乎沒有生命。但自2020年奧胡斯大學和德國GFZ亥姆霍茲地球科學研究中心的研究人員首次抵達以來，這一觀點逐漸改變。現在我們知道，冰層上充滿了微生物生命。一次又一次的探險揭示了冰藻的秘密生活。一個重大突破是發現藻類並非孤單存在，冰層上還生活著整個微生物生態系統，包括細菌、真菌甚至病毒。

但這使得對藻類的特定研究變得困難。當研究人員刮下變暗的冰層樣本時，培養皿中充滿了整個生態系統。直到現在，研究人員只能同時操縱和測試所有微生物的假設。而這正是Laura Halbach希望改變的。

「如果你融化一塊表面冰，你會看到這些深色藻類。但樣本中還有許多其他生物，如雪藻、其他真核藻類、細菌和真菌。通常的做法是培養整個群落，給予它們養分並測量整個群落的吸收情況。但這樣就無法清楚瞭解不同生物的作用。」Laura Halbach解釋道。

由於Laura Halbach對瞭解冰藻在冰層生態系統中的作用感興趣，她不能僅僅分離它們。相反，她給整個生態系統標記了養分，這些微小的同位素痕跡可以被質譜儀識別。「可以說我們給它們的食物貼上了標籤。這使我們能夠看到誰吃了什麼。結合一種非常精確的SIMS機器，我們能夠測量單個細胞的養分吸收情況。」Laura Halbach解釋道。

機器資料顯示，藻類有效地吸收了可用的少量養分，並且還儲存了一些養分。這對研究人員來說是完全未知的。「它們在吸收冰層上有限的養分方面非常高效。此外，我們發現它們能夠儲存磷，這對它們的新陳代謝至關重要。」

磷在冰層上非常有限。一些研究表明，它來自含有磷礦物的當地岩石。當這些岩石被侵蝕成礦物塵埃時，它們會散佈在冰層上，供藻類使用。由於冰藻能夠儲存磷，它們有可能在養分極少的冰層區域擴散。因此，冰層變暗的範圍可能比以往想像的更大。

由於雪融化得越來越早，格陵蘭每年都有新的冰層暴露出來。過去全年都有厚厚的積雪覆蓋，但現在大面積的新冰層暴露在陽光下。這為藻類擴散提供了機會，由於它們能夠在極少養分下生存，這種情況可能很快就會發生。

Laura Halbach的發現不僅令人著迷，而且非常重要，因為瞭解藻類的養分需求可以幫助我們更好地預測它們在格陵蘭冰層融化中的未來作用。目前，微生物尚未被納入大多數地球氣候模型中。這些新發現有望被納入氣候模型，使其在預測未來冰層融化及其對全球氣候的影響方面更加精確。

參考文獻：Laura Halbach等人，《單細胞成像揭示微藻高效吸收養分並生長，使格陵蘭冰層變暗》，《自然通訊》，2025年2月19日，DOI: 10.1038/s41467-025-56664-6。該研究是DeepPurple專案的一部分，該專案獲得了歐盟Horizon 2020研究和創新計劃下的歐洲研究委員會（ERC）資助。奧胡斯大學研究基金會、馬克斯·普朗克學會、亥姆霍茲招聘計劃和法國國家研究署也提供了支援。