2020年春天，南加州海域发生了一次重大的赤潮事件，导致沿海地区出现了令人眼花缭乱的生物发光现象。这一奇观是由密度极高的聚藻(L.聚藻)造成的，聚藻是一种以能发出霓虹蓝光而闻名的浮游生物。虽然红潮吸引了公众的注意力，并成为全球头条新闻，但这一事件也是一场有害的藻华。
在赤潮最盛的时候，检测到有可能危害海洋生物的毒素，随着赤潮极端生物量的分解，溶解氧水平降至接近于零。缺氧导致鱼类死亡，并对当地生态系统造成其他破坏性影响。
现在，由加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所和雅各布斯工程学院的科学家们领导的一项研究首次确定了这种浮游生物——鞭毛藻——是如何产生如此密集的水华的。答案在于鞭毛藻非凡的游泳能力，这使它们比其他种类的浮游植物具有竞争优势。根据作者的说法，这种游泳能力可以导致密集花的形成，包括那些生物发光的品种。
该论文的资深作者、加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学和机械与航空航天工程系副教授德鲁·卢卡斯说:“垂直游泳给鞭毛藻带来竞争优势的想法实际上可以追溯到半个多世纪以前，但直到现在我们才有技术在实地证明这一点。”
在2020年4月和5月的赤潮期间，卢卡斯和前研究生郑伯富与几位同事一起领导了这项工作。研究人员抓住机会，在圣地亚哥海岸部署了精密的海洋仪器，进行了前所未有的测量。该团队的研究结果发表在8月28日出版的《美国国家科学院院刊》上，作为封面故事。
dinoflagellates-L。聚醚具有很强的流动性，白天向上游动进行光合作用，晚上向下游动进入深层营养池。这导致水面上的水变得更加红润，因此被称为“赤潮”，在下午最明显。据记载，大量的鞭毛藻在夜间向下迁徙，尽管有一部分留在水面附近，导致夜间生物发光的展示。作者发现，正是这种垂直迁移使得鞭毛藻的生长速度超过了它们的非移动竞争对手，包括其他种类的浮游植物。
这项研究证实了斯克里普斯海洋学生物海洋学家理查德·“迪克”·埃普利最初提出的一个50年前的假设。他和他的同事推测鞭毛藻的垂直迁移与有害的藻华有关，这种现象在南加州至少已有120年的记录。为了支持这一想法，进行了大量的实验室研究，但直到2020年的赛事之前，它从未在现场进行过测试。
研究人员使用了一种新型的海洋技术，部署了一种名为Wirewalker的仪器，可以在海洋中自动上下移动，以持续测量100米(300英尺)深处的物理和生化条件。
该仪器由波浪能提供动力，在与浮标相连的系泊线上上下移动，同时测量温度、盐度、深度、阳光水平、叶绿素荧光和硝酸盐浓度。他们还使用安装在海上系泊处的机器人显微镜成像FlowCytobot (IFCB)捕捉到了水华的近表面图像;这个网站现在是学校行政院监督的一个更大的IFCB网络的一部分。
这些仪器收集的数据和图像证实了Eppley最初的假设，表明L. polyedra确实在黄昏时下降，在游泳18到24小时后达到最大深度约30-40米(100-130英尺)。在深海中，鞭毛藻会吸收硝酸盐，这是浮游生物生长的营养物质，然后在中午时分回到水面，在阳光最充足的时候进行光合作用。
浮游植物生物量的增长或“水华”与深海硝酸盐浓度的比例下降相关，这与浮游植物在某些类型赤潮的发展中所起的重要作用有关。在阴天，地下垂直迁移不明显，表明阳光强度是垂直迁移的重要触发因素。
第一作者郑，现在是伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)的博士后研究员，对鞭毛藻的许多先进功能印象深刻，这些鞭毛藻的大小与人类头发的直径相当。
郑说:“这些单细胞生物，即聚乳酸，功能如此复杂和惊人。”“除了远远超出人类极限的游泳速度外，它们还可以根据昼夜循环协调自己的行为，夜间迁徙，白天回到海面;它们可以产生壮观的生物发光;它们可以进行光合作用;它们甚至可以捕食比它们小的生物。”
研究人员还研究了加州合作海洋渔业调查(CalCOFI)捕获的长期海洋监测数据，以及斯克里普斯海洋学海洋时间序列组维护的长期系泊数据，以了解水华的其他后果。研究了70多年的气候数据，结果显示，藻华在水柱中造成了偏离正常水平的物理和化学条件，表明大规模藻华有可能改变沿海海洋的特征。
该研究的合著者、SCCOOS主任克拉丽莎·安德森(Clarissa Anderson)说，这项研究的突出之处在于它使用了新颖的海洋技术，可以对浮游植物如何对沿海海洋的小规模变化做出反应进行无与伦比的测量，以及计算甲藻在如此精细的尺度上的营养吸收。她还指出，长期观察的重要性是未来更好地了解有害藻华的关键。
安德森也是斯克里普斯海洋学的生物海洋学家，他说:“我们越了解让特定物种或浮游生物种群茁壮成长和持续存在的复杂机制，我们就越能预测像2020年红潮这样的失控事件，这种事件持续的时间比理论可能规定的要长得多。”“随着沿海营养物质输送、循环、光照制度和藻类毒素的时间序列的快速变化，我们可以建立更准确的动态模型来预测浮游生物的大量繁殖，包括那些变得有害的。”
根据作者的说法，将浮游植物的行为与沿海环境的变化联系起来，可能有助于研究人员更好地了解有害藻华的成因和成因，有助于预测藻华并减轻其影响。
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希望本篇文章《研究发现，2020年历史性赤潮事件是由浮游生物的超级游泳者引发的》能对你有所帮助！
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