基于绕地球轨道的NASA卫星仪器获取的数据显示：极地食物网中环境变化显著影响浮游植物的繁荣和萧条，即峰值和下降周期。文中收集的主要信息是通过绿色激光照射海底生物来实现的。

　　图1 浮游生物计数器：美国航空航天局的正交偏振云—气溶胶激光雷达(新研究是基于美国宇航局激光卫星仪器绕地球轨道测量的数据)

　　这些发现预计将为生态系统管理、商业渔业和理解地球气候与主要海洋生态系统之间的相互作用提供重要数据。观察到的浮游生物密度的上升和下降取决于一系列变量(许多与气候相关)，浮游生物密度会沿着食物链影响鱼群的密度。

　　来自科瓦利斯市的俄勒冈州立大学的一名海洋浮游生物专家迈克尔·贝伦费尔德(Michael Behrenfeld)评论说：“这项结果对于我们了解如何控制浮游生物数量的繁荣和萧条周期，以及它们将来会如何变化是非常重要的，我们可以更好地评估这些因素对食物网其他部分的影响。

　　浮游植物也影响地球的碳循环。浮游植物吸收大量溶解在上层海洋中的二氧化碳并通过光合作用产生氧气，这减少了大气中二氧化碳的量。

　　这项研究是由贝伦费尔德以及弗吉尼亚州汉普顿的美国宇航局兰利研究中心的科学家和几个其他机构合作开展的。这项工作最近在自然地球科学杂志出版。

　　这项新的研究表明，当浮游植物的生长速度超过猎物捕食它们的速度时，浮游植物群体迅速增加。然而，一旦增长停止，掠食性动物通过吃海洋植物来追赶，繁荣期结束。

　　这种新的理解与传统理论相反，传统理论认为繁荣期仅在浮游植物生长速率超过快速生长的特定阈值时才出现，并且当生长速率再次低于该阈值时结束。

　　浮游生物监测

　　NASA的正交偏振云-气溶胶激光雷达(CALIOP)，是搭载在2006年发射的云——气溶胶激光雷达和红外探测者观测卫星(CALIPSO)上的一台仪器，它使用激光进行测量。科学家们使用该仪器从2006年到2015年持续监测极地地区的浮游生物。

　　图2 空间：有效载荷的布局，详细给出关键仪器特性

　　来自兰利研究中心的研究科学家Chris Hostetler评论道：“CALIOP改变了我们考虑空间海洋遥感的游戏规则。使得我们能够在一年中研究高纬度海洋生态系统的运作，而这方面我们以前是完全空白的。

　　海洋生态系统通常用卫星传感器监测，简单地测量从海洋反射回太空的太阳光。因为阳光和持续的云有限，这些仪器在极地地区观察海洋浮游生物时难以进行。新系统的激光雷达自身发光——激光，在白天或夜晚都可以照亮和测量浮游生物，甚至通过某些云来测量。

　　该研究还揭示，在过去十年中，捕食者和猎物之间这种持续的推拉的年际变化是北极浮游生物种群变化的主要驱动力。在南极洲周围的南部海洋，冰盖变化对浮游植物群体波动的影响大于生长率和捕食量之间的差异。

　　聚焦变化

　　Behrenfeld说：“关键信息是，如果我们想整体了解生物食物网和极地系统的生产，我们必须专注于冰盖的变化、规范捕食者和猎物之间这种微妙平衡的生态系统变化 ”。当前的CALIOP激光雷达初始设计目的是大气测量，未针对海洋测量进行优化。尽管如此，正如这一研究结果表明，CALIOP对海洋测量具有科学价值。

　　CALIPSO卫星任务是由美国航天局与法国航天局、国家空间研究中心合作的。 缅因州奥罗诺大学、加利福尼亚大学、圣巴巴拉大学和普林斯顿大学也参与了这项研究。

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