美國斯坦福大學研究團隊發現證據表明，深海地震能夠刺激海洋表面大規模浮游植物的繁盛，該研究揭示了海底與表層生物之間一種此前未知的聯系。近日，相關研究結果發表于《自然—地球科學》。
研究人員在羅斯海北部使用儀器收集不同深度海水樣本以測定鐵濃度的變化。圖源：Gert van Dijken
浮游植物是微小的類植物生物，漂浮在海洋上層，構成海洋食物鏈的基礎。它們還會儲存從空氣中吸收的二氧化碳，并提供地球上大量的氧氣。
基于2019年的一項發現，即南極洲周邊廣闊的南大洋中，來自水下熱液噴口的鐵元素滋養了浮游植物的繁盛。本研究作者試圖探究為何一片特定的繁盛區域年際生產力差異如此巨大。生產力指藻類將光、二氧化碳和營養物質轉化為生物質的速率，更高的生產力會導致更密集、更廣泛的繁盛。
“回顧衛星觀測數據時，我們觀察到這片繁盛區域有時會擴大到類似加利福尼亞州的面積，有時又縮小到類似特拉華州的面積。”論文通訊作者、斯坦福大學博士后Casey Schine表示。“我們的研究最終表明，控制這片年度浮游植物繁盛區域規模的主要因素是前幾個月的地震活動量。”
研究人員查閱了地震記錄，以驗證一個理論：地震活動的增加可能導致熱液噴口釋放額外的鐵和熱液，從而更輕松地將鐵元素帶到表層水域。他們發現地震記錄確實與繁盛模式高度重合。
“這是有史以來第一項記錄海底地震活動與表層浮游植物生長之間直接關系的研究。”Schine說。
為了驗證地震假說，Schine帶領團隊查閱了該區域多個地震監測站記錄的地震數據。這些記錄顯示，在南半球夏季，也就是浮游植物生長高峰期之前的幾個月內發生5級或以上地震時，最終的繁盛區域會變得更加密集、生產力更高。
這項新研究描繪了南大洋更為復雜的生態圖景：地震活動可能對以浮游植物為基礎的食物網產生深遠影響，浮游植物滋養著甲殼動物和磷蝦，進而支持包括企鵝、海豹和鯨魚在內的大型動物。
由于浮游植物繁盛會從大氣中吸收二氧化碳，理解驅動其生長的因素有助于科學家改進預測未來海洋可能吸收多少碳的模型。
然而，目前尚不清楚熱液噴口受地震影響的程度，以及它們是否在全球范圍內促進繁盛區域的形成。“全球還有許多其他地點，熱液噴口將微量金屬排入海洋，可能支持浮游植物的增強生長和碳吸收。不幸的是，這些地點難以采樣，其全球重要性也鮮為人知。我們對這些系統了解得越多，就越能理解海洋清除大氣二氧化碳的能力。”Schine說。（來源：中國科學報 張晴丹）
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41561-025-01862-6