蘇格蘭愛丁堡大學(xué)主導(dǎo)的一項(xiàng)最新研究顯示，受氣候變暖驅(qū)動的北極海冰加速消融，可能已將北冰洋推過一個關(guān)鍵“臨界點(diǎn)”，正在深刻改寫這一海域的化學(xué)結(jié)構(gòu)，并對未來數(shù)十年的海洋生態(tài)構(gòu)成持久沖擊。 科學(xué)家警告，這場隱藏在海冰之下的變化，正在削弱海洋基礎(chǔ)生產(chǎn)力，進(jìn)而影響從浮游生物到魚類、海鳥及海洋哺乳動物在內(nèi)的整條食物鏈。

研究團(tuán)隊(duì)指出，北冰洋中硝酸鹽濃度正持續(xù)下降，而硝酸鹽是支撐微小浮游植物生長的關(guān)鍵營養(yǎng)鹽。 浮游植物是北極海洋食物網(wǎng)的“基石”，其生產(chǎn)力下降，將直接壓縮可供高營養(yǎng)級生物利用的能量，潛在影響漁業(yè)資源和頂級捕食者種群的穩(wěn)定。 同時，由于浮游植物在吸收和固定大氣二氧化碳方面發(fā)揮重要作用，這一過程受抑，也可能削弱北冰洋作為碳匯的能力，從而在全球氣候系統(tǒng)中產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。

這項(xiàng)研究依托于覆蓋20余年的長期觀測數(shù)據(jù)。 愛丁堡大學(xué)科研人員系統(tǒng)分析了來自弗拉姆海峽的監(jiān)測結(jié)果——這是北冰洋水體流入大西洋的主要“出口”。 數(shù)據(jù)顯示，大約自2009年前后開始，離開北冰洋的海水中硝酸鹽濃度出現(xiàn)明顯轉(zhuǎn)折，此后持續(xù)走低，而這一時間節(jié)點(diǎn)與同期北極海冰顯著加速減少高度吻合。

研究指出，廣泛的海冰損失使北冰洋大面積淺海陸架區(qū)暴露在陽光之下，極大增強(qiáng)了一種名為“海底反硝化”的自然過程。 在這一過程中，海水中的硝酸鹽被轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓瑥暮Ｑ篌w系中被“移除”。 由于淺陸架區(qū)域約占北冰洋面積的近一半，陽光照射范圍的擴(kuò)張加速了硝酸鹽的消耗，使得留在水體中、可供浮游植物利用的養(yǎng)分顯著減少。

長期以來，科學(xué)界普遍預(yù)期：隨著海冰消退，更多陽光進(jìn)入海水，將刺激浮游植物生長，提升極地海域的初級生產(chǎn)力。 然而，該研究的最新證據(jù)表明，這一“增產(chǎn)邏輯”正在被養(yǎng)分約束所取代——光照不再是主導(dǎo)限制因素，硝酸鹽短缺正成為新的關(guān)鍵瓶頸。

科研人員還發(fā)現(xiàn)，北冰洋生態(tài)系統(tǒng)正在向一種以體型更小的浮游生物為主的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。 小型浮游植物在能量傳遞效率和營養(yǎng)價值方面通常低于較大型種類，這意味著傳遞到魚類、海鳥及海洋哺乳動物等高營養(yǎng)級生物的能量總量可能遞減。 這一變化不僅將重塑北極本地物種格局，其影響還可能順流擴(kuò)散至更低緯度海域，包括對北大西洋重要商業(yè)漁場帶來不確定風(fēng)險。

由于營養(yǎng)鹽衰減與正在持續(xù)的海冰消融過程密切綁定，研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，北冰洋很難回到以往的“舊狀態(tài)”。 愛丁堡大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院博士生、本研究第一作者之一瑪爾塔·桑托斯-加西亞表示，多年來人們一直認(rèn)為，海冰減少意味著光照增加，將有利于浮游植物生長，但最新結(jié)果顯示，北冰洋已從一個主要受光照限制的系統(tǒng)，轉(zhuǎn)變?yōu)槿找媸芟跛猁}供應(yīng)限制的系統(tǒng)，這一轉(zhuǎn)變對海洋生態(tài)、食物鏈以及北極在全球氣候中的角色都具有深遠(yuǎn)影響。

該項(xiàng)目的長期負(fù)責(zé)人、愛丁堡大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院教授拉賈·加內(nèi)什拉姆則強(qiáng)調(diào)，觀測結(jié)果表明，北冰洋生態(tài)系統(tǒng)大約在2009年前后跨過了一個“臨界點(diǎn)”。 他指出，這一變化將如何沿著食物網(wǎng)逐級向上傳導(dǎo)仍有待密切監(jiān)測，但對人類社會的潛在影響已經(jīng)清晰可見，其中包括對北大西洋商業(yè)漁業(yè)前景的重大不確定性。

這項(xiàng)研究論文題為《海冰消融驅(qū)動北冰洋氮生物地球化學(xué)體制轉(zhuǎn)變》，已發(fā)表于《Communications Earth & Environment》期刊。 研究工作得到英國自然環(huán)境研究委員會“變化中的北冰洋”項(xiàng)目支持，并聯(lián)合了挪威極地研究所、蘇格蘭海洋科學(xué)協(xié)會、丹麥技術(shù)大學(xué)及德國阿爾弗雷德–魏格納研究所等多家科研機(jī)構(gòu)的科學(xué)家共同完成。