北极海冰隆起是生物量热点，栖息着多样的微生物群落

破碎北极冰层中的隐秘生命

当我们想象北极海冰时，常常会想到一片平滑的白色延展至地平线。事实上，大部分海冰在冰块碰撞并堆积时会被挤压成脊。这项研究表明，这些锯齿状结构不仅仅是船只的冰障——它们还是微观生命的繁忙社区。研究显示，海冰隆起可以容纳大部分附着于冰上的藻类并拥有独特且多样的微生物群落，这改变了我们在快速变暖的北极中对生命和碳循环的认识。

是什么让隆起不同于平坦冰面

当漂移的冰层相互撞击时，海冰隆起便形成，冰块碎裂并堆积，形成水面以上的“帆”和水面以下的深“龙骨”。龙骨可以向下延伸数米，由错落的冰块和它们之间的空隙构成。这些空隙最初充满海水，形成由小池和通道组成的迷宫，而冰块表面朝向多方向，经历不同的光照和盐度条件。与薄而平的冰相比，隆起提供了更多的内部表面积和受庇护的空间，其中许多部分即便在平坦冰融化时也能穿越夏季而保存下来。

隆起作为藻类的季节性避难所

研究者借助在北极中央进行的为期一年的MOSAiC漂移考察，在冬季、春季和夏季钻探了三处隆起，结合冰层结构、温度和盐分测量与详细的藻类和微生物计数。他们发现，最高的藻类浓度始终与充水空腔及隆起龙骨顶部附近的周边冰层有关。夏季，这些隆起内部栖息地所储存的藻类色素（叶绿素a）可达典型平冰和表层海水的多达八倍，而且尽管隆起仅覆盖约五分之一的冰面，它们在研究区域内可能含有大约80%的所有与冰相关的藻类生物量。受庇护的空腔似乎帮助藻类度过黑暗的冬季，并在光照回归时驱动强烈的生长。

微观群落的拼图

研究表明，隆起内部的生命不仅丰盛，而且在组成上别具一格。在短距离内，条件会从柔软多孔的上层冰骤然变化到更为致密的下层，从开放的水腔到固体冰块。相应地，显微藻类、原生生物、细菌与古菌的混合在不同地点和不同季节间发生变化。遗传学调查显示，隆起栖息地携带许多在周围平冰中未发现的属，尤其是在硅藻和纤毛虫中。虽然单个样本内的局部多样性在各类环境中相似，但所有隆起样本的真核类群总数高于一年冰或二年冰的平坦样本，表明隆起显著增加了整个北极海冰的生物多样性。

从类植物的生长到微生物的再循环

随着夏季推进，隆起内部发生了显著转变。季初，充水空腔在光照下有利于藻类和其他光合生物，使隆起成为强劲的初级生产场所。随后，随着表面融池排水和低盐度水渗入龙骨，一些空腔重新结冰。这一变化导致藻类生物量下降，但快速生长的细菌和与分解复杂有机物及氮循环相关的基因激增。某些细菌群体，尤其是适寒的伽玛变形菌（如Colwellia），变得高度占优并携带适合降解藻类衍生糖类及其他富碳化合物的酶组合。实际上，同一隆起在夏季作为植物育苗地，而在其内部水池结冰后则转变为微生物再循环厂。

这对变化中的北极为何重要

这些发现凸显了海冰隆起作为北极拼图中关键部分的地位。通过提供持久且结构复杂的庇护所，隆起使与冰相关的生物能够度过冬季黑暗，积累大量夏季藻类储备，然后供养活跃的细菌群落来转化并释放这些碳。由于隆起占据了北极冰体积的一大部分并能容纳大部分藻类生物量，隆起形成、巩固和融化的频率与强度的变化可能会在食物网和碳通道中产生涟漪效应。理解这些常被忽视的特征，对于预测随着海冰变得更薄、更年轻、更具动态性时北极生态系统——以及它们影响的气候过程——将如何响应，至关重要。

引用: Müller, O., Gardner, J., Olsen, L.M. et al. Arctic sea-ice ridges are biomass hotspots harboring diverse microbial communities. Commun Earth Environ 7, 385 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03364-8

关键词: 北极海冰, 压力脊, 冰藻, 微生物群落, 碳循环