张 闻

环绕南极洲的南大洋，是地球上最少人抵达、最鲜为人知的海洋。数百年来，人类对这片海域展开了持续不断的科学研究。利用卫星技术，科学家持续监测了南大洋一大片海域的上空长达5年的时间。他们发现，在南纬60度以上的地区（更靠近南极洲的地区）所形成的云层，往往会比偏北地区的云层更白。

这到底是为什么呢？最近，一项发表于《大气化学和物理学》的研究有了一个惊人的发现：那些微小的水生生物——浮游植物，在使地球云层变白的过程中发挥了十分重要的作用。

浮游植物

——形成云的“种子”

浮游植物到底是什么？在大海上，我们会看到硅藻、甲藻和蓝藻等漂浮的微型植物，它们就是浮游植物的一种。这些植物在水中发挥着重要的作用，它们为大多数水生生物提供了营养和食物来源，因此被形容为“海洋中的草原”。

“事实上，在南大洋温暖的洋流水体中，含有丰富的氮、磷等营养盐，形成上升流涌到表层，促进了浮游植物的生长。而相比于偏北的海域，南极地区的浮游植物等微小生物会更加繁茂。其中许多消耗阳光的微小生物会在新陈代谢时，释放一种名为二甲基硫化物的化合物。这种物质会与大气中的气体反应，形成一些微小的气溶胶颗粒。”这项研究的主要作者、美国犹他大学的大气科学家杰拉尔德·梅斯说。而海洋气溶胶通常存在于70%的大气中，可充当云的凝聚核，最终促进云的形成。

那为什么更靠近南极洲的地区所形成的云层会比偏北地区的云层更白呢？在犹他大学大气科学家、相关研究的共同作者萨莉·本森看来，正是这些浮游植物为云层的形成提供了“种子”。他表示：“在更偏北的地区，这种可以形成云的‘种子’不太常见，更常见的‘种子’是被海洋中的浪花卷起的盐颗粒。这会导致在这些地区形成的云中有更大但数量更少的水滴。相比于更靠近南极洲的云层，这些云能反射阳光的表面积会更小。”

虽然这一“云层反射”过程是一种全球性的现象，而因为更靠近南极洲的地区的浮游植物繁盛且被人为影响的程度较低，因此“云层变白”的现象在这里最为明显。

浮游植物

——地球上最重要的植物

事实上，浮游植物的功能比我们想象中要多得多。自前寒武纪以来，浮游植物一直是控制地球大气中二氧化碳和氧气水平的关键。

世界上最大的雨林——亚马孙雨林，素有“地球之肺”的美誉，但它产生的氧气只占地球氧气的7%。而大气中高达85%的氧气、50%的光合作用均来源于浮游植物。它们的数量是限制全球变暖和地球大气总体健康的一个主要因素。

长期以来，浮游植物还是海洋生态系统问题的重要标志。它们数量的锐减对整个海洋生态系统产生了严重影响。如果海洋遭遇过度污染，部分浮游植物就会产生强大的生物毒素，导致所谓的“赤潮”或有害的藻华。这些有毒的藻华可以杀死海洋生物和食用受污染海鲜的人，因此我们要时刻关注浮游植物的变化。

除此之外，浮游植物还是历史的见证者。硅藻是一种海洋浮游植物，它的化石沉积物可以追溯到白垩纪早期。通过对硅藻的化石结构进行研究，可以让人类更好地了解海洋的过去是什么样子的。

千百年来，由于浮游植物的任何变化都可能对生物多样性、渔业和人类食物供应，以及全球变暖的速度产生重大影响，因此，许多海洋化学和生物学模型预测，都要考虑到浮游植物的变化因素。

毫不夸张地说，浮游植物对地球上的生命至关重要。它就像一个充满着奥秘的宝库，存在着无数未知的可能性。未来，继续对浮游植物进行利用和探索，依旧是科学家重要的命题。

（内容转载自“我是科学人”微信公众平台）