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探索地球上70.8%的海洋世界

本期作者

何彩妮

维多利亚老品牌vic33082020级本科生，广告学专业

前几天，厦门的朋友们收到了冬天的最后一份惊喜：#厦门下雪#。

2022年2月19日，厦门同安区军营村出现“雨夹雪”

（图源@来个麦旋风）

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（图源@厦门广电）

近日，厦门气温骤降，部分地区高空中的水汽遇到强冷空气，凝结成雪，在低空出现小雪飘落的景象。

（图源@厦门广电）

立春后的这波“倒春寒”带来了雨中小雪，虽然不足以堆一只冰墩墩，但依旧令南方的朋友们激动不已。不过，小伙伴们可能还不知道，岛外的大海深处，终年都在“下雪”。

深海也会“下雪”？

(图源：NOAA)

1951年，一群海洋学家在日本北部的深海经历了一场“大雪”，探照灯之下，舷窗外是一幅奇妙的景象：无数的“雪花”在寂静中纷纷扬扬……

此情此景犹如陆上的冬日飘雪，而这一场颗粒风暴被他们首次描述为“海雪”（Marine Snow）。

海雪

(图源：纪录片《水下中国》）

#1 一年四季下海雪

海里的“雪”是什么？

取一片海雪紧紧覆盖于掌心，然而，它不会消融——因为海雪并非寒冷的结晶，也不代表冬季的浪漫。倘若再把鼻子凑近一闻，你会发现：海雪来自于海洋生物的粪便，甚至，它们的尸体。

海雪是指海洋中肉眼可见的尺寸大于500微米的颗粒物，与真正的雪花不同，海雪在显微镜下并没有展示出任何严格的晶体排布，因为后者的形成好比是拿胶水将东西粘起来：

海雪形成于“聚合”，

需要“粘合剂” 和“粘合物”

粘合剂主要来自于海洋表层浮游植物产生的胞外多聚物——一种含有高浓度碳的黏性物质，属于有机质。

粘合物来源则更为丰富：已死或将死的动植物（浮游生物、游泳生物等）残骸、细菌、粪便颗粒等有机质，以及矿物泥沙等无机物。

硅藻

（图源：网络）

初长成的海洋“雪片”如同蜘蛛网一般，颗粒很容易粘附其上，一旦结合了较重的颗粒，聚合物便开始下沉。沿途，海雪中的大部分有机物将被海洋微生物利用而被消耗，另一方面，海洋生物产生的粪便颗粒又反过来贡献了一部分海雪。实际上，到达海底的海雪已经历了多次重组。

海洋的"雪花"也许不像真正的雪花那么美丽，但它们更加多样

（图源：Marine Madness)

海雪遍布海洋深处，发生在一年四季。然而，如果你想在海底堆雪人，建议春季订票。在温度和光照适宜的春季，光合作用强烈，海表生产力旺盛，浮游生物进入繁盛时节，黏合剂和黏合物随之增加，这个时候，海洋深处将进入郁郁雪季。

(图源：网络）

#2 落入深海的甘霖

作为食物源的“雪”

海洋200米以深的暮光区（Twilight Zone），阳光难以透入，海洋植物无法进行光合作用，这里犹如饥饿的荒漠。游走于此，你甚至可以偶遇吸血鬼……吸血鬼鱿鱼。不过，虽然它的名字有杀手的气质，但它几乎顿顿吃海雪。之所以会这样不堪，是因为贫瘠的深海缺乏猎物，而所谓的“鲸落”和“鲨掉”，只不过是罕见的深海盛宴，在清贫的日子里，它只能靠海雪维生。

同样以海雪为食的还有海绵动物、海参、水母、鳗鱼等滤食性动物。

一只深海吸血鬼鱿鱼正游过厚重的海洋雪

（图源：美国国家海洋和海洋服务局）

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水母在海雪中摄食

（图源：纪录片《蓝色星球》)

大部分海雪消失在海洋上层水域（1000米以浅），剩下约5%的海雪则飘向更加寒冷而高压的“午夜区”（海洋水深1000米-4000米），极少量到达海床，贡献了海底软泥。

海雪落于海底形成软泥

（图源：纪录片《蓝色星球》）

直到19世纪晚期，学者们都认为环境恶劣的深海里没有生命存在，即使之后大名鼎鼎的英国“挑战者号”科考船在环游中发现了深海动物，科学家依旧无法回答它们是如何从海洋表面获取食物的。随着对海雪的发现和研究，这个存在了百年的问题才得以解决：海雪是深海生物的重要食物来源之一。

英国“挑战者”号科考船

世界上首个专门针对海洋科学开展海洋考察的科考船

（图源：网络）

海雪为黑暗的深海带去了惊喜。2019年，中国海洋综合研究船“科学”号在马里亚纳海沟海山南侧发现近10处彩色珊瑚林。珊瑚林一般生于温暖的浅海，但由于这里位于迎流面，海水流速较大，洋流携海雪而至，为滤食性的珊瑚虫带来大量食物，从而在约900米的海洋深处创造出罕见的雪中花园。

“科学”号拍摄的马里亚纳海沟中的珊瑚林

尽管有“甘霖“之美名，海雪提供的能量还是有限。

海雪难以支持身躯庞大的海洋生物进行生命活动与生长。一些深海生物为了节省能耗，甚至长时间静止悬浮，因为将宝贵的营养用于发展大型体格实在不是明智的选择。远古巨兽“巨齿鲨”最终也无法忍受深海的贫瘠，而永远留在了过去，因此，大家目前无需担心身长10米的它有一天会冲出海面袭击自己。

电影《巨齿鲨》

回顾海雪的产生与去向，不难推测这样一种情况：海雪可能在飘向海底的过程中混入其他物质，从而被无意间投毒。

这个猜想真实地发生了：2010年，墨西哥湾最严重的“深水地平线”漏油事件发生后，学者在受污染的水域观测到了海雪的大规模形成。这些海雪（又或者是海洋油雪）粒径异常大且粘液丰富，虽然海洋油雪可将石油运送至深海交由微生物降解，但它将增加海洋的耗氧量而造成生物窒息，甚至可能直接毒害生物。

此外，埃克塞特大学的研究表明，海雪是微塑料进入深海的主要途径之一。以海雪为食的生物将在不知不觉中消耗大量的塑料，像营养物质一样，微塑料很可能在整个海洋中被循环利用，扩散到更远的地方。如果没有有效的解决方案，这些塑料碎片将在我们的海洋中停留数千年，危及海洋与人类的健康。

包含微小塑料片的海雪

（图源：Smithsonian)

#3 既是“雪”，但也是“碳”

碳循环的重要载体

大气中的二氧化碳通过海洋植物的光合作用被转化成有机碳（如成为生物身体的一部分或其排泄物）。有机碳在海洋表层主要有两个去向：在食物网内循环，或向下运输。

海雪占颗粒物垂向通量的90%以上，是有机碳向下运输的重要形式，是“海洋生物碳泵“的关键载体（海洋生物碳泵，指以一系列海洋生物为介质，将碳从大气层传输到海洋深层的过程）。

海雪携带大量的有机碳至深海，通过三种方式完成对碳的输送和封存：

海雪被摄食，长期停留在深海食物网中参与物质循环

经过微生物的再矿化作用，海雪中的有机碳重新变成二氧化碳，被存储于一定的深度

海雪沉积物经过数百万年的压实后，转变成碳酸盐结构。海底碳酸盐层是地球最大的碳汇（碳的接收者）

海雪参与生物碳泵的过程

图中立方体代表海洋水体，自上而下海洋的深度增加

海洋下“雪”，大气降温。海雪参与海洋生物碳泵的运作，将大气中的二氧化碳转移至深海，实现达数千年的碳封存，海洋每年吸收约30%的人类活动排放到大气中的二氧化碳，在人类活动增排的背景下，缓解气候变暖。对于碳中和而言，减排（减少向大气中排放CO2）和增汇（增加对大气CO2的吸收）是两条根本路径。海雪作为海洋碳汇，即蓝碳的重要环节，其研究价值不言而喻。

冬季的某一天，寒意袭来，当你抬起头循着雪花飘来的方向望去，你是否会想起：还有一些雪花，飘向海底？

参考文献：

[1] Adriana Dutkiewicz, R. Dietmar Müller, John Cannon, Sioned Vaughan, Sabin Zahirovic; Sequestration and subduction of deep-sea carbonate in the global ocean since the Early Cretaceous. Geology 2018;; 47 (1): 91–94.

[2] Alice L. Alldredge, Mary W. Silver,Characteristics, dynamics and significance of marine snow,Progress in Oceanography,Volume 20, Issue 1,1988,Pages 41-82,ISSN 0079-6611.

[3] Baumas, C.M.J., Le Moigne, F.A.C., Garel, M. et al. Mesopelagic microbial carbon production correlates with diversity across different marine particle fractions. ISME J 15, 1695–1708 (2021).

[4] R.S. Lampitt, Marine Snow*,Editor(s): John H. Steele，Encyclopedia of Ocean Sciences (Second Edition),Academic Press,2001,Pages 686-694,ISBN 9780123744739

[5] U Passow and K Ziervogel and V Asper and A Diercks；Marine snow formation in the aftermath of the Deepwater Horizon oil spill in the Gulf of Mexico，Environmental Research Letters，Volume 7,Number 3,2012, ISSN 1748-9326

[6] https://www.whoi.edu/oceanus/feature/chasing-ocean-snowflakes/

[7] https://www.whoi.edu/oceanus/feature/marine-snow-and-fecal-pellets/?id=2387&archives=true

[8] https://marinemadness.blog/2020/01/27/the-snow-that-falls-to-the-bottom-of-the-sea/

[9] 焦念志院士：研发海洋“负排放”技术支撑国家“碳中和”需求_中国科学院院 (sohu.com)

[10] 郭康丽,陈洁,姚宝龙.海洋浮游植物胞外多聚物的研究进展[J].海洋环境科学,2019,38(01):139-145.

科学指导：沈渊

撰文/排版：何彩妮

编辑：李依睿/赖滢

责编：甘少敏

出品：70.8海洋媒体实验室

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海洋奇妙物语丨今日海底小雪，4-5℃

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