在气候变化的影响下，南极洲的冰雪荒野正在迅速变暖，该地区的气温上升速度已超过地球上大多数其他地区。南极生态系统正面临压力，过去十年中，海冰范围开始减少，冰架也在缩小，这些变化影响了南大洋的生物，以及企鹅和海鸟的栖息地，进而影响生态系统与大气之间的交换，最终影响该地区的气候，以及全球气候。生活在南极洲的企鹅并不能“置身事外”，一些企鹅物种已因环境变化受到威胁。因此，理解对气候相关过程有贡献的生态系统与大气之间的相互作用至关重要，尤其是在南极沿海和南大洋的环境条件迅速变化的当下。

南极的企鹅。摄影：Joys ©绿会融媒·“海洋与湿地”（OceanWetlands）工作组 （图文无关）

近日，一项发表于《通讯地球与环境》的新研究揭示出一个令人惊讶的现象：企鹅的粪便可能在南极的气候中扮演着重要角色。研究显示，随着数百万企鹅在南极觅食和繁殖，它们留下了大量的粪便。由于它们主要以鱼类和磷虾为食，其粪便中含有大量的氮废物，这些废物会分解成氨。科学家们发现，这些大量的氨与海洋中的硫化物结合，在几小时内就能形成云层。

研究人员于2023年1月份在南极半岛的马兰比奥基地（Marambio Base）测量了一个拥有6万只阿德利企鹅（Adelie penguins）的栖息地的氨浓度。他们发现，企鹅粪便是沿海地区氨的主要来源，甚至超过了南大洋的氨排放。当风吹向栖息地的方向时，团队在距离栖息地5英里外的仪器测得的氨浓度比典型背景水平高出1000倍。即使在2月底企鹅从该地区迁徙后，它们的粪便仍然存在，氨浓度仍比正常水平高出100多倍。

阿德利企鹅（Adele penguins）。这张图片是1993年王敏幹在南极-2°摄氏度的海洋中游泳之后所摄。供图：王敏幹（John MK Wong）（图文无关）

研究发现，当风向来自附近企鹅栖息地时，氨混合比可高达13.5ppb，在企鹅离开繁殖地后的一个多月里，氨浓度仍然保持在1ppb以上，这表明企鹅粪便“施肥”的土壤在企鹅离开后很长一段时间内仍然是氨的强排放源。企鹅栖息地沿南极海岸分布，它们离开后留下的富含粪便/营养物质的土壤继续排放氨。因此，企鹅栖息地在南极沿海地区形成了强大的粒子点源，为整个南极沿海地区提供了大量的氨，增强了粒子浓度。

尽管气态氨在对流层中的寿命较短，但这些新形成的粒子寿命较长，可达数天。这些新形成的粒子可能在数天内被输送到南大洋和南极大陆的部分地区，进而影响更大南极地区的气溶胶和云凝结核浓度，包括内陆地区。这表明沿海企鹅/海鸟栖息地也可能是远离海岸的气溶胶的重要来源。研究还发现，企鹅栖息地的减少可能会导致南极夏季大气中出现正的气候变暖反馈。

云层对气候的影响尚不清楚。由于云层会吸收来自太阳和地球的辐射，地球上大多数云层都有冷却作用，将阳光反射回太空。此前在2016年的一项研究观察了北极上空由海鸟粪便形成的云层，并显示在大型海鸟栖息地附近有冷却效应。但研究人员说，冰面高度反射也有辐射；如果云层的反射率低于下方的冰面，那么它可能会困住这些热量，从而加剧地表变暖。

此外，体型更大的企鹅物种或数量更多的企鹅栖息地，比如有些栖息地可能有数十万只企鹅，可能会产生更大的云层。研究人员说，更大的云层往往有更多的但更小的水滴，反射更多的阳光。随着企鹅种群的变化，这些粪便排放未来将如何变化尚不清楚。但他表示，了解这些粪便气体很重要，因为它们是自然大气的一部分。“至关重要的是，了解这些自然环境是我们量化和理解人类对气候影响的基线。这些观测将有助于改进气候模型中云层的表示。”

在过去的七年里，南极大陆已经经历了三次创纪录的低海冰夏季，一些科学家认为这是人类引起的气候变化开始压倒南极自然过程的初步迹象。南极和北极的局部变化对全球气候有着深远的影响。两个冰盖的融化影响着全球的海平面上升。本研究通过在南极半岛的实地测量，揭示了企鹅粪便排放的氨在南极沿海地区对气候相关气溶胶粒子形成中的重要作用。企鹅粪便中的微小分子能够影响云层和温度。这提醒我们，地球的系统以我们才刚开始理解的方式相互联系。在像南极洲这样人类排放极少的地方，生物过程占据了中心舞台。企鹅不仅仅是风景的一部分。它们同时塑造着我们呼吸的空气和我们看到的云层。
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编译 | Sara
审核 | YJ
排版 | 绿叶参考资料略

来源: 海洋与湿地