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Abigail McQuatters-Gollop
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Carol Robinson
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Christopher Lowe
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Abigail McQuatters-Gollop: 浮游生物种类繁多,分为植物性浮游生物(藻类)和动物性浮游生物(微小动物)。许多动物性浮游生物是其他海洋动物的幼体阶段,形态各异。它们无法逆流而动,只能随波逐流,因此被称为浮游生物。持续浮游生物记录调查(CPR)为研究浮游生物提供了长期、大范围的数据。气候变化导致海水温度升高,改变了浮游生物的地理分布,对海洋食物网产生影响,例如,暖水浮游生物取代冷水浮游生物,影响以浮游生物为食的鱼类,如鳕鱼的幼体。人类活动,例如营养物质过量排放,会导致藻华,消耗水体氧气,形成死区,危害海洋生物。 Christopher Lowe: 浮游生物大小差异巨大,从肉眼不可见的单细胞细菌到大型水母,大小相差悬殊。虽然许多浮游生物肉眼不可见,但它们的数量巨大,足以改变水体的颜色,甚至可以从太空观测到。植物性浮游生物的光合作用对地球早期大气氧气的产生至关重要,海洋中植物性浮游生物的演化方式与陆地植物不同,存在多种不同的光合作用途径。混合营养型浮游生物兼具自养和异养特性,既能进行光合作用,也能捕食其他浮游生物。航运活动通过船体附着生物和压载水等途径,导致浮游生物的迁移和入侵,改变了浮游生物的地理分布。 Carol Robinson: 生物碳泵通过一系列物理和生物过程将大气中的二氧化碳转移到深海或沉积物中,对调节大气二氧化碳浓度至关重要。动物性浮游生物的昼夜垂直迁移是生物碳泵的重要组成部分,它能加速碳从表层水体向深层水体的运输。海水温度升高会影响浮游生物的光合作用和呼吸作用,降低生物碳泵的效率,加剧气候变化。海洋酸化会影响浮游生物的生长和钙化作用,改变生物碳泵的效率。浮游生物的生长需要多种营养物质,这些营养物质的来源包括河流、陆地径流、大气沉降等。目前尚无法确定通过人为干预来增强海洋碳汇的有效性和安全性,需要开展更多研究。

Deep Dive

Key Insights

What is the significance of phytoplankton in Earth's history?

Phytoplankton played a crucial role in Earth's development by producing oxygen through photosynthesis. Around 2.4 billion years ago, they began oxygenating the atmosphere, which was previously devoid of oxygen. This process allowed life as we know it to emerge. Today, phytoplankton contribute to about half of the oxygen we breathe.

What is the biological carbon pump and how does it work?

The biological carbon pump is a process that moves carbon dioxide from the atmosphere into the deep ocean, where it is stored. Phytoplankton photosynthesize at the surface, taking up carbon dioxide. When they die or are eaten by zooplankton, their remains sink as marine snow. This carbon is respired by deep-sea organisms, trapping it in the ocean for hundreds of years. Without this pump, atmospheric carbon dioxide levels would be 30% higher.

How do zooplankton contribute to the carbon cycle?

Zooplankton play a key role in the carbon cycle by feeding on phytoplankton at the surface and then migrating to deeper waters during the day to avoid predators. They excrete and defecate at depth, transporting carbon quickly to the ocean floor. This process, known as the 'greatest migration on Earth,' helps sequester carbon in the deep ocean.

What is the Continuous Plankton Recorder Survey and why is it important?

The Continuous Plankton Recorder (CPR) Survey, started in 1931, is a long-term monitoring program that collects plankton samples from oceans worldwide. Using a simple device towed by ships, it captures plankton on silk, providing a consistent and extensive dataset. This survey has revealed changes in plankton communities due to climate change and other human impacts, offering critical insights into marine ecosystems.

How does ocean acidification affect plankton?

Ocean acidification, caused by increased carbon dioxide dissolving in seawater, lowers pH and reduces carbonate ion concentration. This makes it harder for plankton like coccolithophores and sea butterflies to produce calcium carbonate shells. While some phytoplankton benefit from higher carbon dioxide levels for photosynthesis, others struggle to maintain their protective structures, affecting their survival and the efficiency of the biological carbon pump.

What are mixotropes and how do they differ from other plankton?

Mixotropes are plankton that can both photosynthesize like phytoplankton and hunt like zooplankton. They switch between these modes depending on light and nutrient availability. This adaptability allows them to thrive in diverse environments, filling ecological niches that other plankton cannot. Some mixotropes, like dinoflagellates, are also responsible for bioluminescence in coastal waters.

How do human activities impact plankton distribution?

Human activities, such as shipping and the construction of canals, have significantly impacted plankton distribution. Ships transport plankton either through ballast water or by carrying organisms on their hulls, introducing invasive species to new regions. Infrastructure like the Panama and Suez Canals connects previously isolated ocean basins, allowing plankton to spread and disrupt local ecosystems.

What happens when nutrient balances in the ocean are disrupted?

Disruptions in nutrient balances, often caused by human activities like farming and sewage discharge, can lead to phytoplankton blooms. These blooms deplete oxygen as they decay, creating dead zones where marine life cannot survive. For example, the Black Sea experienced severe oxygen depletion in the 1980s due to excessive nutrients from rivers, leading to mass die-offs of benthic organisms.

How does temperature change affect plankton?

Rising temperatures affect plankton in multiple ways. Warmer waters increase the rates of photosynthesis and respiration, but respiration increases more, reducing the efficiency of the biological carbon pump. Temperature changes also alter nutrient availability and habitat conditions, impacting plankton distribution. For example, in the Antarctic, reduced sea ice has led to declines in phytoplankton, affecting the entire food web, including krill, penguins, and seals.

What would happen if plankton disappeared?

If plankton disappeared, Earth's ecosystems would collapse. Phytoplankton produce 50% of the oxygen we breathe, and they form the base of the marine food web, supporting everything from small fish to whales. Without plankton, marine life would dwindle, and the planet's atmosphere would become uninhabitable. Plankton are essential for maintaining the balance of life on Earth.

Chapters
Plankton are diverse, drifting organisms crucial to the marine food chain and Earth's oxygen production. They are categorized into phytoplankton (plant-like) and zooplankton (animal-like), exhibiting a vast range of sizes and shapes. Their significance is highlighted through their role in oxygen generation and the marine ecosystem.
  • Plankton are categorized into phytoplankton and zooplankton.
  • Half of the oxygen we breathe comes from plankton.
  • Plankton's daily migration is the largest migration of life on Earth.
  • Plankton's diversity in shapes and sizes is vast.
  • Plankton are observed through changes in water color, even from space.

Shownotes Transcript

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其中植物状的浮游生物是伟大的光合作用者,也是动物状浮游生物的食物来源,而鱼类则以动物状浮游生物为食,因此食物链一直延续到数十亿依赖海洋获取食物的人类。

而在黎明时分,动物状浮游生物会下沉到海洋深处以躲避捕食者。只有在夜间才会再次上升,这是地球上最大的生命迁徙,如同地球的心跳般每日脉动。我们聚在一起讨论浮游生物,我们的卡罗尔·罗宾逊,东安格利亚大学海洋科学教授,

斯旺西大学海洋生物学讲师克里斯托弗·洛,以及普利茅斯大学海洋保护副教授阿比盖尔·麦克沃特斯-戈洛普。

阿比盖尔,你能否让我们了解一下各种形状和大小的浮游生物的多样性吗?是的,浮游生物种类繁多。它们有许多不同形状和大小。当我们想到浮游生物时,有两种类型的浮游生物。浮游植物,它们是藻类,是单细胞生物,但它们可以形成链状。然后是浮游动物,它们是微小的微观动物。

它们具有各种形态,这意味着身体形状和结构。因此,浮游植物可以是细长、球形或链状的。但浮游动物非常酷,因为它们是微小的动物。因此,它们具有各种动物特征,例如眼睛、手臂、腿和尾巴。但浮游动物真正有趣的是,它们中的许多

是海洋中其他动物(如螃蟹和龙虾)的幼虫阶段或幼年阶段。但当它们的幼虫处于浮游生物阶段时,它们看起来与我们在海洋环境中所知的成年动物完全不同。例如,幼体螃蟹有非常长的强壮尾巴,以及鼻子和头顶上都有一个大刺。这可以保护它们免受其他浮游生物或幼鱼的捕食。

因此,如果您通过显微镜观察浮游生物样本,您会看到所有这些不同类型的生物聚集在一起,您会看到它们互相吞噬和互相争斗。为什么它们被分组在一起并被称为浮游生物?首先,为什么它们被分组在一起?它们被称为浮游生物,因为它们无法逆流而动。因此,“浮游生物”这个词来自希腊语,意思是“漂流”。

所有浮游生物共有的关键特征是,它们只是顺其自然。其中一些可以在水柱中上下移动。它们具有适应性,以确保它们不会全部沉到底部。但它们无法对抗水流。

有多少浮游生物?你对有多少浮游生物有任何概念吗?哦,哇。海洋中可能有数千种不同的浮游生物。有这么多不同的物种。但我无法……我最喜欢的浮游生物是水母,它是少数几种无需显微镜就能看到的浮游生物之一。因此,即使它们很大,长度超过一米,它们仍然无法逆流而动,它们仍然漂浮在海中。非常感谢,克里斯·洛。

我们什么时候可以用肉眼看到这些浮游生物?如果我们观察到最小的浮游生物,例如单细胞细菌,例如一种叫做原绿球菌的物种,这可能是我们获得的最小的浮游生物物种。这是一种非常小的细菌,我们在近海可以找到。这些东西绝对微小。它们的直径约为一微米,大约是千分之一毫米。因此,我们可以将100个这样的细菌排列在一根人类头发的宽度上。

现在,很明显,人类的大脑很难理解这么小的尺寸。让我们将这种原绿球菌的尺寸增加到大约人类的大小,大约1.7米高。如果我们再取一种浮游动物,例如阿比尤提到的水母,假设是一种大约五厘米的小水母,如果这种单细胞细菌和我一样大,那么这种水母可能大约相当于大伦敦的大小。因此,我们所看到的尺寸差异巨大。

因此,从概念上讲,我们会认为我们最容易看到和互动的是这些较大的浮游生物。如果您碰巧是一位潜水员,并且在一年中的正确时间在水柱中上下移动,我们会看到这些漂浮的粘液状物质或一些松脆的物质。这些是较大的浮游动物。但实际上,我们可能看到的更多或更明显的实际上是这些非常小的浮游植物,因为它们的作用是改变水的颜色。

我能找到的最早关于浮游生物被观察到的记录可以追溯到1188年的杰拉德·威尔士,在他环游威尔士的旅行中,他提到威尔士中部的林斯·伊·法德和兰戈斯湖周围的当地居民

过去常说湖水是红色或绿色的,这代表着邪恶时代的预兆。几乎可以肯定的是,这实际上是关于湖泊中浮游生物生长导致的变化的报告。现在让我们快进到今天,海洋学家(研究这类事物的人)经常观察的是我们可以看到的海洋变化,即颜色的变化。

现在,我们可以从数百英里高空俯瞰我们面前的海洋,拍摄照片并获得相同的颜色。因此,我们能够将这些微小的生物可视化,它们的直径只有几千分之一毫米,但数量巨大。由于它们数量巨大,它们改变了海洋的颜色,我们甚至可以从太空中看到它们并追踪它们在海洋中的移动。你能谈谈植物状的浮游生物吗?不。

植物或植物状生物在海洋中的进化方式与我们在陆地上最终形成的方式大相径庭。因此,基本上,陆地植物的主要生产者进化方式只发生过一次。大约几十亿年前。但在海洋中,这种情况也发生过很多次。因此,我们还有其他细胞与真菌更接近,与海藻等更接近,它们也做了同样的事情,并吸收了叶绿体。

这意味着这些物种用于初级生产的光合作用系统和化学物质略有不同。这意味着海洋中的初级生产多样性比陆地上的更大。植物状浮游生物对地球生命史有何意义?

我们回到大约24亿年前,当时这一切都始于初级生产者。那时,一些开始进行光合作用的单个细菌开始出现。那时,地球的大气中基本上没有任何氧气。因此,正是这种早期的初级生产真正使海洋上方的空气充满氧气,并使我们所知的生活得以出现。

谢谢。卡罗尔,卡罗尔·罗宾逊,你能告诉我们关于生物碳泵吗?当然可以。生物碳泵是我们用来描述一系列物理和生物过程的术语,这些过程共同最终导致二氧化碳从大气中减少,并将碳储存在深海或沉积物中。之所以称为泵,是因为它将碳从地表移动到深处

它建立了碳梯度,因此地表水中的二氧化碳低于深处的二氧化碳。事实上,建模者认为,如果没有生物碳泵,大气中二氧化碳的浓度将比目前高出约30%。

二氧化碳减少有多种机制。我们从地表水的光合作用开始。因此,浮游植物进行光合作用,吸收无机碳,以更多光合作用的形式产生碳。

浮游植物细胞,这可以构成海洋食物网的基础。因此,这些微小的浮游植物可以被小型浮游动物吃掉,被大型浮游动物吃掉,最终被鱼类吃掉。因此,我们建立了一个食物网,说明浮游植物如何支撑地球上数十亿人的食物供应。但是,当浮游植物死亡以及浮游动物排泄并产生粪便颗粒时,

这些颗粒会降落到海洋中,我们称之为海洋雪,因为您可以想象它缓慢地漂浮到4000米深处。随着海洋雪的下降,它会被更多的浮游动物和细菌降解和利用。这些生物进行呼吸作用,因此它们吸收颗粒中的有机碳并产生无机碳,即二氧化碳。

因此,大约有1000亿吨碳被光合作用吸收……

大约有980亿吨碳由呼吸作用产生。因此,这两个巨大的速率过程非常接近平衡……除了大约20亿吨碳。这20亿吨碳基本上与……从大气中减少二氧化碳……将碳储存在沉积物中……

以及氧气的产生有关,正如克里斯提到的那样,这是地球大气层被氧化的方式。但我们也有一种由浮游动物介导的通量,正如您提到的那样,这是地球上最大的迁徙。

浮游动物在夜间在地表水中以浮游植物为食,因此它们躲避捕食者,因为天黑了,然后在日出时下沉到300或500米深处,在这个深度,它们躲避捕食者,排泄,分泌,呼吸和蜕皮。因此,这是碳从地表水到深处的快速运输。这是每天的吗?是的,每天都是。

因此,如果我们想象我们的颗粒在重力的作用下轻轻漂浮,它们每天下沉约100米。而如果浮游动物在地表觅食,将碳带到500米深处,那么它们的粪便颗粒、碳可以更快地到达深处三倍。

这种深度分布非常重要,因为从大气中减少的二氧化碳量取决于粪便颗粒和其他颗粒被呼吸作用转化回二氧化碳的深度。如果大部分呼吸作用发生在地表水中,那么二氧化碳返回大气的时标非常短,而如果大部分呼吸作用发生在深处,

那么二氧化碳可以保留在海洋中数百年的时间。阿比盖尔,你能告诉我们我们是如何开始了解这么多关于浮游生物的信息的吗?

我们使用瓶子或网来监测浮游生物,方法有很多。但我们监测浮游生物最非凡的方法之一是使用一种叫做连续浮游生物记录仪调查或CPR调查的东西。因此,CPR调查,它是由普利茅斯运营的。多长时间,它是什么时候开始的?海洋生物协会。CPR调查始于1931年。哇。

这项调查最令人惊奇的事情之一是,在此期间,该方法和机器几乎完全没有改变。因此,阿利斯泰尔·哈迪爵士是开发CPR的人。这是在我们拥有计算机之前。因此,他使用他手头的东西来制造这种装置。它大约一米长。它是金属的。它有一卷丝绸,随着机器被拖在船后而移动或缠绕。

因此,阿利斯泰尔·哈迪爵士利用他周围的东西来建造它。固定丝绸并使其保持平整的东西是一个意大利面机。这些东西,后面螺旋桨的轮子来自一个祖父钟,就像钟内部的齿轮一样,因为它们都组合在一起。当船拖着CPR时,水会转动这个叶轮,这些齿轮会转动丝绸,而意大利面机部件会使丝绸保持平整。

现在,CPR是在普利茅斯的车间生产的。它到底在做什么?浮游生物从CPR前部的孔进入……

并过滤到丝绸上。因此,如果您正在乡村道路上行驶,并且昆虫溅到您的挡风玻璃上,那么当您在显微镜下观察CPR样本时,情况有点像这样。因此,浮游生物在水中,水撞击丝绸,浮游生物就像溅到丝绸上一样。您可以看到它们有点破碎和压扁,然后将丝绸放入一些防腐剂中。

然后,当CPR返回普利茅斯时,他们会解开丝绸,他们会根据船只的航行路线知道这些样本是从哪里采集的。因此,他们可以匹配他们正在观察的浮游生物,以及这些浮游生物是在哪里收集的。关于CPR调查的一件令人惊奇的事情是,它不仅没有改变,因此我们拥有这个非常长、一致的时间序列,我们可以看到气候变化等现象,而且

而且它在空间上非常广泛,这非常独特。因此,机会船只,例如商船、渡轮、货船,它们在整个海洋中拖曳这些CPR,穿过大西洋中部,穿过太平洋。这在浮游生物采样中是相当罕见的,因为我们通常是从岸边或从航行范围有限的研究船上进行采样。

谢谢。克里斯,克里斯·洛,你能告诉我们更多关于混合营养生物的信息吗?当我们谈到这两大类,浮游植物和浮游动物时,这有点含糊其辞,因为有一类生物介于两者之间。这些是混合营养生物。我们有浮游植物,它们是自养生物。它们是吸收光并将光转化为化学能,即葡萄糖的生物。然后是浮游动物,它们以浮游植物为食。

现在,有一类生物叫做混合营养生物,它们两者兼而有之。因此,它们内部拥有能够进行光合作用的机制。因此,当阳光照射时,它们会制造干草并以此方式获取能量。但是,当它们最终处于难以获得有机物质或光线不足的情况下时,它们能够转换。

因此,除了进行光合作用外,它们还可以外出狩猎。它们的目标将是与它们大小相似的生物。因此,它们往往是相对较大的单细胞生物,但它们有很多纤毛,即从它们侧面伸出的细长物质。

因此,它们可以追逐其他单个细胞,基本上用其中一根纤毛捕捉另一个细胞,将其拉入,挖出猎物的内脏,或者它们可以完全包裹住它们捕获的另一个细胞,或者它们实际上可以创造一个基本上是外部胃的东西,它们用它来包围细胞并消化它。

因此,它们实际上为物种开辟了一种额外的生态位,否则它们将无法做到这一点。而且,说实话,相当一部分,特别是浮游植物物种,越来越多地被认为是混合营养生物。这在甲藻中尤其如此。因此,这可能是人们在环境中看到的另一种物种,因为甲藻是往往会给我们带来生物发光的物种。

因此,这是这种现象,如果您碰巧在晚春初夏的温暖日子里去英国的沿海地区,并且您在晚上那里,当天气真正黑暗时,随着海浪涌来,您会看到海浪中闪烁的光。这些是产生光的单细胞生物,其目的是驱赶捕食者。

谢谢。卡罗尔,这里生命的根本是水中的营养物质。它们来自哪里?它们是什么?

就像我们和植物一样,浮游生物也需要营养物质,例如硝酸盐、磷酸盐、硅酸盐。这些营养物质有多种不同的来源和汇。例如,它们可以通过河流、陆地径流、雨水和灰尘中的大气沉降进入海洋。但氮也有生物来源和生物汇。

因为它们是一种非常特殊的细菌浮游生物,它可以使用大气中的气态氮并将氮转化为铵,这是浮游植物可以用来生长的另一种氮源。

还有一种氮汇,即生活在低氧环境和沉积物中的特殊细菌可以通过一系列反应将硝酸盐转化回氮气,这些反应还包括一氧化二氮的产生。

但氮在海洋水柱中的主要运动与我们前面提到的生物碳泵密切相关。因为正如浮游植物进行光合作用并吸收二氧化碳一样,它们也吸收这些营养物质,例如铵、硝酸盐、磷酸盐等,

当浮游植物被细菌降解时,细菌利用浮游植物细胞的营养成分并将它们呼吸作用转化为浮游植物可以再次利用的溶解营养物质。这是一个真正的循环。浮游植物从水中吸收营养物质,细菌降解浮游植物细胞并将营养物质送回水中。你谈论海洋中发生的事情的方式就像一个不间断的实验室。是的。

绝对是的。因此,最令人着迷的是,所有这些循环都具有真正的全球意义,但我们却无法用肉眼看到这些生物。阿比盖尔,当营养物质的平衡被破坏时会发生什么?是什么扰乱了它?

卡罗尔提到了某些营养物质的来源,而人类是营养物质的巨大来源。我们向水中投入了大量的营养物质。这有几种不同的方式。污水是一种方式。营养物质通过污水或河流进入水中,这些营养物质通常通过农业进入河流。想象一下,如果您在一个田野里养牛,并且有粪便,然后下大雨,变得非常泥泞,所有从田野流出的水

流入小溪,流入河流,流入大海。这种粪便富含营养物质。我们称这些为人为营养物质或人类营养物质。浮游植物利用这些营养物质来生存和繁殖,

当条件合适时,它们可以非常非常快速地做到这一点。特别是如果水很温暖,大量的营养物质会导致浮游植物大量繁殖。因此,繁殖非常非常快。这会对我们的海洋生态系统产生影响。克里斯之前提到过水可以呈现不同的颜色。因此,当我们有这些

大量繁殖时,水可以从清澈的(例如,当您潜水时可以看到10米)变成只能看到您面前几米的地方。但也存在许多生态影响。例如,如果我们有大量的浮游植物大量繁殖,最终它们会消耗掉所有营养物质,然后死亡,并沉入海底。

然后会发生什么情况是它们会腐烂。细菌会消耗这些死亡的浮游植物,但这会消耗掉水中的氧气,从而形成死区。这些可能是永久性的,也可能是暂时的。但这意味着任何细胞

无法逃脱的海底底栖生物都可能死亡。因此,这种情况可能会发生。这在世界各地都发生过不同的情况。你会看到死螃蟹、死龙虾或死贝类,因为所有氧气都从底栖环境中消失了。例如,黑海在20世纪80年代就遇到了这个问题。每年夏天,黑海都会有所有这些底栖生物死亡

因为它们有大量的浮游植物大量繁殖,这是由于流入黑海的河流中营养物质过多造成的。克里斯,你能告诉我们更多关于植物状浮游生物如何对光线做出反应的信息吗?我们在过去几分钟里讨论的内容主要集中在营养物质上。浮游植物的工作基本上是产生更多的浮游植物。这就是生命运作的方式。

并且有两个主要控制因素来控制这可以发生的速度。第一个是我们讨论过的营养物质。因此,这是它们构建幼体浮游植物所需的构建块。第二件事是光线。您需要光线进行光合作用,这就是光合作用中的“光”的来源。

为此,浮游植物会使用色素。然后,这很好。叶绿素是一种神奇的分子,但它也有一些缺点。一个缺点是制造它需要消耗大量的能量。它也很不稳定,因此一旦制造出来,它也确实会很快分解。此外,它能够吸收的波长也相当有限。

因此,浮游植物会这样做,好吧,它们确实有这种叶绿素a,这是结构的重要组成部分,但它们也有一些叫做辅助色素的东西。它们具有制造起来能量消耗较少的优势。它们更稳定,并且可以吸收不同波长的光。因此,这再次通过能够吸收不同波长的光来增加了不同浮游植物物种可利用的生态位。它也会反过来。

因此,如果浮游植物位于地表水域,则光强度足够高,以至于从上方从太阳进入的能量足够高,以至于它们无法处理进入它们的所有光线。这种能量会分解并转化为自由基,这基本上是细胞内的粒子,它们具有使细胞基本上灭菌的作用。它们会破坏细胞中的DNA并杀死浮游植物。

因此,这些浮游植物不是吸收光线并试图将其放入光合系统中,而是会产生更多的色素。这些色素,这些光保护性类胡萝卜素,它们吸收光线并将其以热量的形式散发出去。因此,它基本上充当我们浮游植物的50倍防晒系数,这意味着,同样,海洋中存在浮游植物可以生存的区域,否则它们根本无法生存,仅仅是因为它们基本上会被灭菌。

非常感谢。卡罗尔·罗宾逊,如果海水温度平衡发生变化会发生什么?温度升高对浮游生物的影响很大,范围很广。因此,存在直接影响。因此,我前面提到的光合作用和呼吸作用过程取决于酶。如果我们加热酶,酶往往会工作得更快。

因此,随着温度的升高,您会预期光合作用和呼吸作用都会增加。但是,它们对温度的敏感性并不相同。温度升高存在差异性影响。因此,对于相同的温度升高,呼吸作用的增加幅度将大于光合作用。

这意味着生物碳泵的效率可能会降低,因为更多的碳会被呼吸作用转化回大气中的二氧化碳,而储存在海洋中的碳则更少。事实上,模型表明,仅仅由于温度对光合作用和呼吸作用的这种差异性影响,到2100年,生物碳泵对二氧化碳的吸收将减少21%。

那意味着什么?因此,大气中残留的二氧化碳更多,储存在海洋中的碳更少。因此,大气中二氧化碳增加的所有问题,例如全球变暖、海洋酸化,都会加剧。

温度对浮游生物也有间接影响。因此,如果您考虑一下,温度会改变水的混合,这意味着浮游生物可获得的营养物质和光线将有所不同。它还会改变生活在海冰中的浮游生物的栖息地。

因此,英国南极调查局的科学家收集的一些长期数据表明,海冰范围的减少和冬季海冰持续时间的减少与浮游植物能够在冰中生存的数量减少有关,从而减少了南极磷虾的食物来源。南极磷虾减少是企鹅和海豹的食物来源。

第二年,企鹅蛋的孵化成功率和海豹幼崽的存活率下降了。因此,在冰层较少的年份,浮游植物较少,磷虾较少,海豹幼崽的孵化和存活率也较低。这是海水温度造成的。阿比盖尔,如果全球气温变化呢?这是对前面所说内容的延伸吗?

是的,随着气候变化的加剧,大气温度升高,这实际上也使海洋变暖。因此,我们已经看到了对浮游生物的许多影响,卡罗尔已经提到了一些。但我认为,我真正感兴趣的是浮游生物的分布,哪些浮游生物生活在哪里,以及由于气候变化导致的温度升高,这种分布是如何变化的。

我前面提到过,持续浮游生物记录调查已经收集了我们世界海洋的浮游生物数据90多年。由于这是一个如此漫长的系列,我们能够通过空间和时间绘制浮游生物群落变化的地图。例如,我们在英国周围看到的是一种叫做热带化的现象。随着我们海洋的变暖……

更适合温暖环境的浮游生物正从更南的地方向北移动到英国水域附近,而以前在这里非常丰富的、相当耐寒的温带浮游生物则被挤压到极地地区。因此,我们看到了这种热带化,这种由温度驱动的浮游生物群落组成的变化。

这对于食物网有一些影响。例如,我们在英国食用的鳕鱼等大型鱼类,它们的幼体阶段以浮游生物为食。通常,这些冷水型浮游生物是鳕鱼幼体等更好的鱼类食物,因为它们更大,脂肪含量更高。

而正在向我们北部水域迁移的温水浮游生物体型较小。因此,它们并不是很好的鱼类食物。因此,我们预计像鳕鱼这样的大型鱼类也会追随它们的猎物,并开始向北迁移。因此,由于温度变化而导致的浮游生物变化正在影响整个食物网。

谢谢。克里斯,我们可以从另一个角度来看待这个问题吗?人类对浮游生物及其运动的影响方式,不仅仅是全球变暖,还有其他方式吗?浮游生物的分布很大程度上将由我们正在看到的这些变化来决定。但作为人类,我们也通过其他方式影响了浮游生物的分布。

我们做到这一点的主要方式是通过航运,即货物在世界各地的运输。这可以通过几种方式产生影响。首先,船舶显然是从一个港口到另一个港口。它们横跨海洋盆地。当它们航行时,不同的生物物种会附着在这些船舶的船体上。这些附着在船舶上的东西通常是不怎么移动的物种。因此,它们在成年期通常根本不移动。

这意味着为了繁殖,为了传播,它们倾向于产出浮游幼虫。固着生物,即不太移动的生物,会排出幼虫。它们被称为间歇性浮游生物。它们的生命的一部分在浮游生物中度过,一部分生命作为附着在海底的东西。因此,附着在海底的部分通常不会移动太多,并且通常无法通过浮游生物传播很远。

如果相反,你停留在船上,而那艘船从斯旺西到纽约,突然之间,你就有了一个全新的区域向你开放。因此,这些通常无法移动的成年生物能够产出幼虫,这些幼虫可以在世界不同的地方分布和定居,否则它们是无法到达的。因此,你有了成年生物从一个地方到另一个地方的直接移动,以及因此而能够重新定居整个区域的机会。次要但类似的事情是通过压载水进行的。

因此,当船舶在世界各地移动时,例如,当它们清空石油货物时,它们会改变船舶的重量,并且必须装载水作为压载物来稳定船舶。船舶的压载水可能含有浮游生物。因此,当船舶移动到地球的另一侧并将水排出时,压载水中也可能含有浮游生物,这些浮游生物可能会在它们原本无法进入的地区定居。

最后,我们还可以看看大型基础设施项目。例如巴拿马运河、苏伊士运河。这些是我们建造的东西,它们直接连接了原本不相连的海洋盆地。因此,它们可以在太平洋和大西洋之间通行,并可能允许浮游生物物种的移动,否则它们之间会有陆地阻隔,而这些物种原本无法跨越。因此,在一个海洋盆地中连接的物种。

可以将自己转移到我们通过建造这些运河而创造的这些桥梁上,并允许入侵物种进入,这可能会对不同的群落产生相当大的破坏性影响。在过去的几十年里,已经发生过许多这样的案例,例如水母nemiopsis ladyi,阿比之前谈到黑海为此遇到了各种各样的问题。我们涌入了一种特殊的水母物种

这实际上完全改变了浮游系统的动态,这是由于这些入侵运动之一造成的。因此,尽管浮游生物由于温度、光照和营养物质的变化而移动,但我们也可以影响直接移动。谢谢。卡罗尔·罗宾逊,当海洋变得更酸性时,浮游生物会发生什么?

海洋变得更酸性的原因是大气中更多的二氧化碳溶解到海水中。它降低了pH值,这也降低了碳酸根离子的浓度,但它增加了二氧化碳的浓度。因此,有许多不同的影响。首先,二氧化碳的增加会对浮游植物的生长产生施肥作用。

因此,由于水中二氧化碳的增加,光合作用会增加。

但是,我们又会产生不同的影响,因此一些浮游植物更能够在更高的二氧化碳浓度下生长。我记得做过一个在南极洲进行的实验,他们在现在的二氧化碳浓度下种植浮游植物。主要的浮游植物是一种非常小的针状植物。

浮游植物。然后,当他们在更高的二氧化碳浓度下种植相同的样本水时,主要的浮游植物变成了更大的链状浮游植物。因此,二氧化碳的增加会改变主要的浮游植物生物。

还有一些浮游植物会在自身周围产生碳酸钙或白垩质外壳。这些浮游植物群之一被称为颗石藻。当你用显微镜观察它们时,它们看起来像小的、微小的高尔夫球。

还有一些浮游生物会产生碳酸钙外壳。例如微小的蜗牛,它们以如此庄严的方式移动,被称为海蝴蝶。它们也具有半透明的碳酸钙外壳。实际上,颗石藻……

形成水华或覆盖北大西洋的区域,北大西洋数十万平方公里。因此,它们是浮游植物中非常重要的物种。

但是,这些产生碳酸钙外壳的生物,由于pH值低和碳酸根离子浓度低,在产生碳酸钙外壳方面有更大的困难。因此,你会有这些相反的影响,即更多二氧化碳的施肥意味着更多细胞,但抑制碳酸钙外壳的产生意味着它们的钙化程度较低。

这意味着它们重量较轻,下沉速度更快。

更慢,这又回到了生物碳泵,这些细胞降解并呼吸回二氧化碳的深度,如果你是一个具有碳酸钙压载物的细胞,你可以很快下沉,并且在深处降解,呼吸作用产生的二氧化碳会保留在海洋中数百年的时间。

如果你是一个已经失去碳酸钙外壳的细胞,那么你的下沉速度会慢得多,你会被降解,呼吸作用会在浅水中产生二氧化碳,然后很容易逸回大气中。非常感谢。阿比盖尔,我们已经谈了很多关于雨林的重要性以及对地球未来重要性的问题。如果我们失去了浮游生物会发生什么?

如果我们失去了浮游生物,我们将不会拥有今天这样的星球。正如你前面所说,我们已经听到了一些关于浮游生物如何产生50%氧气的信息。你呼吸的每一次呼吸中,有一次来自海洋。它来自浮游植物。因此,如果没有浮游植物,我们甚至不会有可以呼吸的大气。

这些浮游植物支撑着整个海洋食物网。小型浮游动物吃浮游植物,大型浮游动物吃小型浮游动物,然后鱼类幼体吃小型浮游动物,然后大型鱼类吃小型鱼类,甚至鲸鱼。即使是长达100英尺的蓝鲸,地球上曾经生活过的最大的动物,也吃浮游生物。因此,它们吃甲壳类动物,一种浮游动物。

因此,如果我们只是从海洋中去除浮游植物和浮游动物,整个食物网就会崩溃。因此,浮游植物和浮游动物对于支撑海洋食物网至关重要。因此,从我们食用的鱼类……

到你在岩石海岸上看到的所有那些起源于浮游生物的生物,就像克里斯描述的那样,它们是间歇性浮游生物,然后在成年阶段定居到岩石海岸。如果我们移除了浮游生物,我们将不会拥有任何这些物种。因此,浮游生物对我们整个海洋生态系统的功能至关重要。

有什么可以做来支持浮游生物吗?浮游生物本身基本上会或多或少地生存下来,无论我们做什么。你为什么这么肯定?因为当我们谈论浮游生物时,这个主题太大了。当我们谈论这些东西时,它实际上是地球上生命的全部散居地。如果那里存在生命能够以任何方式生存的条件,那么就会有浮游生物物种能够做到这一点。

这必须非常极端,否则情况并非如此。然而,如果我们正在考虑尝试以现在的方式维持现状,那就有点不同了。可能最好的办法是整个人类迁移到火星,因为这将是我们导致这些问题的变化。但是,如果我们想考虑以某种方式支持浮游生物,也许它们可以帮助维持地球的稳态,维持现状,那么有一些潜在的事情需要考虑。

上个世纪中叶,约翰·马丁提出的一种想法是,除了我们谈论的主要营养物质和光照之外,可能还有其他东西限制了浮游植物的生长。他的建议是,给我半艘铁矿石油轮,我将给你一个第二个冰河时代。

这源于这样一个概念,即并非只有我们谈论的大量营养物质、硝酸盐、磷酸盐和硅酸盐会导致问题并阻碍浮游生物的生长。地球上有很多地方,这些营养物质的浓度很高,光照也很充足。因此,应该有很多初级还原正在进行。

但是,当我们用卫星观察这些地方时,它们看起来像是美丽的深蓝色区域,这表明没有什么正在发生。建议是,这里的问题实际上不是这些主要营养物质,而是其他东西,那就是铁。因此,铁是许多生物分子的一部分,这些分子是生长所必需的。但它实际上并没有以很高的浓度存在于海洋周围。这是因为它非常依赖陆地化学物质来获取。

因此,这往往来自大气,来自沙漠中飘来的尘埃,然后雨水将其带下来,或者实际上来自陨石的坠落,陨石的铁含量相当高。这往往主要积聚在海岸附近,我们从中获得输入。因此,我们有这些大型区域可能铁含量非常低,因此我们可能做的是用铁来筛选这些区域。所以在90年代和21世纪初,

我们进行了几次航行,基本上是从这些船的后面排出铁。

因此,从我们的卫星图像中,我们看到了初级生产力的极大提高。我们看到这些浮游植物的数量增加了,并且可能因此增加了二氧化碳的吸收,这有助于降低气候变化的速度。然而,这可能是一件相对短期的事情,可能不会产生那么大的影响。我们快结束了。卡尔,你对以某种方式改造海洋以支持浮游生物有多少信心?

我认为,我们还没有达到能够量化我们的确定性或信心的阶段。到2100年,我们不太可能保持在低于我们希望保持的1.5摄氏度变暖以下。这可能是保持信心的方法

我们的全球变暖低于1.5度,也要采取所谓的二氧化碳去除方法。这些方法的范围可以从恢复、保护我们已知的良好碳储存沿海环境,例如海草床、红树林、盐沼。

到向海洋中添加碱性粉状岩石,就像我们向花园中添加石灰一样,以增强营养物质的供应,正如克里斯提到的那样,用铁施肥。然而,很难知道这些方法在现实世界中会如何发挥作用。我们知道它在小规模实验中有效,但请记住,我们试图吸收数十亿吨的二氧化碳。

我们不知道这些过程是否能在那种规模下发挥作用。

我们还面临着测量和确定生物碳泵方法的挑战。我们不知道我们能否充分确定生物碳泵的变化,以便能够测量我们希望这些方法之一能够产生的额外二氧化碳。我们不知道我们能否将任何额外的二氧化碳吸收归因于某个过程。

当然,我们非常担心。我们一直在谈论浮游生物的奇迹和美丽,我们的海洋环境,我们不想做任何会损害它的事情。我们需要一个高效的生物碳泵,因为正如我们所说,它支持粮食生产,调节气候,保持大气中的氧气。

我们必须非常小心。非常感谢卡尔·罗宾逊、阿比盖尔·麦克沃特斯-戈洛普和克里斯·洛,以及我们的录音工程师史蒂夫·格林伍德。下周,我们将回到1787年,与联邦党人文集,汉密尔顿、麦迪逊和杰伊关于美国新宪法的有影响力的论点。非常感谢您的收听。现在,《我们时代》播客将额外增加几分钟的额外内容,来自梅尔文和他的嘉宾。

谢谢。谢谢。现在,等一下。恐怕你还有更多工作要做。你想说些什么但没有时间说呢?从你开始。

我对浮游生物的一个方面非常感兴趣,那就是它们能够为决策提供信息。我和威斯敏斯特和布鲁塞尔以及其他国家的政策制定者一起工作,将我和我的同事们正在进行的关于浮游生物的所有科学研究以及我们已经发展起来的对浮游生物如何响应人类压力、气候变化而变化的所有理解,

并将其转化为政策制定者可以用来就如何以可持续的方式管理我们的环境做出决策的证据。例如,如果我们正在管理我们的渔业,是的,我们正在捕捞鱼类,但是鱼类、鱼类幼体吃浮游生物。因此,我们还必须了解

浮游生物的变化如何影响这些鱼类幼体的饮食,以便我们能够以不会过度捕捞渔业的方式来管理我们捕捞的鱼类数量。我们可以使用浮游生物信息来做出更多关于如何管理海洋生态系统的知情决策,还有很多不同的例子。海鸟是另一个很好的例子。例如,海雀吃一种叫做沙鳗的小鱼。

它们起源于浮游生物,并以浮游生物为食。如果我们看到沙鳗的变化,我们在北大西洋已经看到了这种变化,它告诉我们,好吧,这是一个警告信号。我们应该看看海鸟是否发生了变化。当我们观察时,我们确实看到了,是的,海雀发生了变化,因为它们的饮食发生了变化。因此,通过这种方式,所有这些……

围绕浮游生物进行的科学研究可以用来支持和为政策制定者关于如何更好地管理我们的海洋环境的决策提供信息。我认为,这些我们大多只能用显微镜才能看到的生物能够提供这种信息来帮助我们更好地管理海洋环境,这真是非凡的。

我认为,我对此的基本概念是,这是一个如此巨大的研究领域。当我们谈论浮游生物时,它基本上就像我说的那样,是所有生命,除了哺乳动物、鸟类和爬行动物之外,所有地球上的生物都在浮游生物中有所体现。因此,任何对这些生物产生大规模影响的事情都是我们真正需要注意的事情。

而且,我们能够从太空中看到我们对这些生物产生的这些变化,并且我们能够在几十年内追踪这些变化,并且我们在过去25年、30年中从这些卫星图像中看到了这些变化,这确实需要成为人们的警钟,并且与阿维刚才所说的非常吻合,那就是如果我们只在几十年内看到这些变化,我们已经在南极洲海洋中看到了浮游生物出现季节性的巨大变化。

很明显,这些变化正在发生。我们这里没有机会讨论的一件事是这如何与海洋的物理和化学特性联系起来。我们正在记录它的变化方式。因此,当我们将所有这些东西放在一起时,它确实使一切都变得清晰起来,说明我们对地球产生了多么大的变化,以及我们甚至可以从太空中看到这种影响,以及这对地球人口的潜在灾难性影响。

是的,接着说。因此,我们正在谈论全球影响,因此这意味着作为科学界,我们需要以国际化的方式工作。这取决于愿意召集来自世界各地的科学家组成网络和工作组,以共享数据和最佳实践的国际资助者。

这也意味着我们必须在技术人员和工程师以及自然科学家之间建立非常密切的关系,因为我们将继续监测和了解世界、海洋环境的方式是拥有更好的传感器、浮标和水下滑翔机的网络,以及对世界的更好理解。

这可以为我们提供关于正在发生的事情、浮游生物发生的地点以及它们如何对不断变化的环境做出反应的信息。我们谈到了温度升高,我们谈到了二氧化碳增加和pH值降低。但请记住,同时还发生了许多其他事情。氧气浓度正在下降,营养物质正在发生变化。

生物碳泵的复杂性使得我们需要更好地了解海洋生态系统中可能发生的反馈。我认为这对海洋科学和社会来说都是一个非常激动人心的时刻,真正地理解和欣赏价值,并且正如阿比所说的那样,可持续地管理海洋环境。

卡罗尔说的所有一切,我只是,你知道,召集科学家不仅仅是召集数据。但作为科学家,我们总是努力寻找资金来做这类工作,甚至作为科学家群体聚在一起,我们可以推进我们的知识。这对于这一点来说非常关键。有很多伟大的科学正在发生。但是,如果我们无法弄清楚如何一起工作,如果这没有得到资助或支持,那么所有这些问题。

我们需要做的改变只会发生得更慢。因此,这些科学家网络及其数据对于弄清楚如何管理我们的海洋至关重要。我认为西蒙·蒂洛特森正要给你提供一杯精致的茶。有人想要茶或咖啡吗?不用了,谢谢。梅尔文,茶?我喝了一辈子的茶,已经够了。请给我咖啡。咖啡,咖啡。茶,请。一杯咖啡,一杯茶。没有其他人?请再给我一些茶。两杯茶,一杯咖啡。非常感谢。谢谢。

梅尔文·布拉格主持的《我们时代》由西蒙·蒂洛特森制作。你有没有想过你到底是谁?它突然在我的脑海中闪过。我想,为什么我以前从未做过这件事?我是珍妮·克莱曼,一位作家和记者。在我的新系列BBC广播4台的《礼物》中,我一直在揭露人们进行家庭DNA检测时出现的非凡真相。

他说,你知道什么?你甚至不知道你父亲是黑人。所以我就像,杰夫,我们抓到他了。他说,你在说什么?我说,我们抓到他了。显然,这是一个完全意外的礼物后果。加入我,一起调查家谱、技术和身份碰撞时会发生什么。在BBC Sounds上收听《礼物》。瑜伽不仅仅是运动。它是数百万人都信奉的一种精神修行。

2017年,来自伦敦的一位大学导师米兰达加入了一所瑜伽学校,该学校承诺带来深刻的转变。这感觉是一个非常安全和温馨的空间。瑜伽课后,我感觉很棒。但很快,这种平静、温馨的氛围导致了一些更黑暗的东西,一段旅程导致了对跨越国际边界的引诱、贩卖和剥削的指控。

我没有护照,我没有手机,我没有银行卡,我什么都没有。护照被拿走了,我被困在房子里,感觉无法离开。

你只是逐渐被卷入其中。

它做得如此巧妙,以至于你没有意识到。就像这样,那里隐藏的秘密。我想相信,你知道,无论他们做什么,即使在我看来很粗俗,

都是出于某种我无法理解的精神原因,揭示了一个全球瑜伽网络隐藏的秘密,我觉得我别无选择,我唯一能做的就是谈论这件事,并冒着我的名誉和所有其他东西的风险,我想要真相和正义

并且为了不让其他人受到伤害,为了将来有所不同。把它带到光明中,几乎炼化一些发生过的邪恶事情,并夺回权力。世界秘密,第六季,《坏大师》。在您获取播客的任何地方收听。