消融为格陵兰西北部的冰上藻类提供关键宏量营养素（氮和磷）

格陵兰“暗冰”为何重要

在格陵兰的夏日，有些区域的冰盖会明显变暗。这并非煤烟或工业污物，而是微小藻类群落在冰面繁盛，给冰面着色并增加其对阳光的吸收。更暗的冰融化更快，从而推动海平面上升。科学家长期怀疑关键营养素的短缺，尤其是磷和氮，可能限制了这些藻类的生长。本研究提出一个看似简单的问题：融化的冰本身是否已经提供了足够的这些营养素来支持藻类生长？

冰面上隐藏的植物生命

生长在格陵兰裸露冰面的藻类是陆地植物的显微亲缘体，因保护性色素而呈深紫色。当它们大量繁殖时，会显著降低冰面的反射率，加速大范围的融化。但像田间作物一样，它们的生长依赖于碳、氮和磷等基本成分。大气中碳较易获得，然而在冰面上氮和磷长期被认为稀缺，或许只以风尘或降雪携带的微量形式到达。早期测量常常检测不到这些营养素，这导致人们认为磷尤其可能限制藻类生长。

深入冰层的考察

为了检验这一假设，研究人员在格陵兰西北部的两个地点取样：Qaanaaq 冰冠和附近的格陵兰主冰盖区域。在每个地点，他们采集了松散、多孔的表层风化层、其下的薄层以及大约一米深处未风化的致密冰。他们将样品融化并过滤，使用高度灵敏的定制分析仪测量氮和磷，检测灵敏度达十亿分之一摩尔水平，远低于大多数常规方法的检测限。研究者还计数了表层冰中藻类细胞数，并检查样品中的矿物颗粒，查看混入冰中的岩石碎屑类型。

融水中真正含有什么

结果显示，溶解态氮和溶解态磷在整个冰柱中均有存在，并不仅限于表层。浓度虽低，但真实且可测，表层尤其含有足以支持表面丰富藻类的磷。表层的氮表现出部分消耗，符合微生物积极摄取的情况，而较深的冰层氮含量则略高。矿尘成分在不同地点存在差异，包含可能含有痕量氮和磷的长石类矿物，但研究发现冰本身已储存了这些营养素，无需诉诸特殊富磷矿物作为主要肥料来源。有机形态的氮和磷也被检测到，尽管其中部分可能在样品处理过程中来自死亡或受损的细胞。

需要融化多少才够

研究团队接着探讨季节性融化（称为消融）本身是否能将深处的营养物质输送到表层，足以供养顶端的藻类。利用典型的细胞数量、单个藻类细胞的已知碳含量以及测得的碳氮磷比，他们估算了每毫升表层冰中活体藻类生物量储存的氮和磷量。将这些数值与较深未风化冰中的营养浓度比较，他们计算出每年必须融化的冰层厚度以补足等量的氮和磷。对两个研究地点而言，所需的融化量低于或与近年来实际年融化量相当。当将可被其他微生物循环利用的有机营养形态也计入时，可用氮和磷的表观富余甚至更大。

这对格陵兰未来意味着什么

简而言之，研究得出结论：每年夏季冰表缓慢但持续的降低，自然向冰面输送的氮和磷超过了冰上藻类细胞能够存储的量。在季节尺度上，这些基本营养素不太可能成为研究地点藻类生长的主要制约因素。相反，冰面的裸露时长、接受的日照量以及短时的局部营养枯竭等因素，更可能决定藻类何时何地繁盛。由于旺盛的藻类群落会使冰面变暗并加速融化，认识到消融本身是主要营养来源，有助于科学家更好地预测生物过程将如何与气候变暖相互作用，进而塑造格陵兰冰盖的未来。

引用: Gill-Olivas, B., Forjanes, P., Turpin-Jelfs, T.C. et al. Ablation provides key macronutrients (nitrogen and phosphorous) to glacier ice algae in NW Greenland. Nat Commun 17, 2129 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68625-8

关键词: 格陵兰冰上藻类, 营养限制, 磷与氮, 冰川融化, 冰盖变暗