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Wow,海洋中古气候变化的见证者——浮游有孔虫

编者按:浮游有孔虫是一群古老的生物,但是很多人对它们知之甚少。在厦门市槟榔中学开展的科学公开课中,陈妍如、马泽原两位小记者用简洁凝练又略带童趣的语言,通过介绍史蒂芬.施泰因克教授关于浮游有孔虫的讲座,向我们介绍了这样一群从侏罗纪时代就存在的“大海里的小巨人”:它们很小却分布广泛、它们生命力顽强,对水温十分敏感,所形成的化石对海洋环境研究具有重要意义。最后,小记者们还通过问答的形式解答了我们对这一生物的诸多疑问。整篇文章处处渗透着小记者们对课程的热情、对知识的渴望和对世界的探索欲。?

作者:陈妍如 马泽原(福建省厦门市槟榔中学科学小记者)

来源:《知识就是力量》杂志

你知道吗?海洋里生活着一群“小巨人”大家族,它们历史悠长,从侏罗纪时代就已存在,但大家对它们的了解却远远不够。12月14日下午,厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室及地质海洋学系的德国教授史蒂芬.施泰因克(Stephan Steinke)来到厦门市槟榔中学,为大家带来一场生动的科普盛宴:Planktic Foraminifera and their Application in Geological Oceanography(小巨人:浮游有孔虫及其在地质海洋学中的应用)的英文讲座,介绍有孔虫的生物学、生态学、分布以及在重建古气候学和海洋学中的应用。

史蒂芬.施泰因克是一名古海洋学家、古气候学家、微古生物学学家,他的主要研究是浮游有孔虫个体特征、生态分布、季节性变化等,尤其是浮游有孔虫对蕴涵古海洋环境信息的研究方法、重要性。

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What.

说起浮游有孔虫,首先必须知道它是什么,长什么样?有孔虫是无组织无器官的单细胞生物,它们的个头很小,只有几毫米到几十微米大,能够分泌钙质或硅质,形成外壳,而且壳上有一个大孔或多个细孔,以便伸出伪足,故得名有孔虫,分浮游和底栖两个类群。浮游有孔虫是生活在上层海洋水体中的一类原生动物,当其死亡后,其碳酸钙壳体会逐渐下沉,最终保存在海底,成为沉积物的一个组成部分。表层海洋环境和沉降过程都对浮游有孔虫群落及其壳体化学组成有明显影响,海洋的水温、深度和盐分决定了浮游有孔虫生长、生殖和分布,因种类繁多,数量丰富,分布广泛,可生活于各种各样的海洋环境。浮游有孔虫虽然仅占浮游动物总量的很小部分(2-10%),但沉积在海底的钙质壳约占深海储碳总量的20%,具有良好的保存潜力,并且对环境变化敏感。因此,浮游有孔虫是目前古海洋学和古气候学中最重要的信号载体,其壳体可反映出非常有用的环境信息,作为环境指示生物可用于许多研究领域,被誉为"大海里的小巨人",不同水层开展浮游有孔虫研究有着非同寻常的意义。

Why.

虽然浮游有孔虫很细微,但生命力很顽强,而且对水温非常敏感,能够制造出非常高质素的生物化石记录,最早可以追溯至侏罗纪中期,其化石亦可以提供科学家一个不平衡的记录去测试及记录进化过程,经常被用于生物地层研究或古环境重建。史蒂芬老师说:“在开阔海洋中发现的浮游有孔虫经常被用于海洋洋流或气候研究,甚至从事海洋污染研究。”这就是近代以来越来越重视浮游有孔虫研究的原因所在。

讲座中在史蒂芬老师的引导下,学生们对浮游有孔虫从最初的完全不认识,到渐渐地了解,再到产生浓厚的兴趣,引发了同学们深深地好奇心和关注力。如今,浮游有孔虫已经做为对远古时期气候环境研究的主要工具,通过对其外壳中镁/钙成分比变化与时代气温变化制成表格,得出如今全球平均海洋温度已经从500万年前的-4℃提升到18℃,甚至从中我们证明出地球曾处于一段基本全部冰封的“冰河时代”,这警示着人类的过度活动已经对海洋的环境产生影响;除了微量元素成分比,还可以从有孔虫种类灭绝看出:从以前的数千种,到如今的50多种,这也正是因为全球海洋变暖所导致。所以说这种浮游生物正从不同方式警示着我们人类正在破坏大自然。不仅如此,我们也可以从被泥沙所淹没的化石中了解过去,不仅仅是气候环境,也有海陆关系,甚至是历史。

How.

“自然环境和谐发展已是全人类的共识,作为表层古海洋环境信息的一个重要载体,研究浮游有孔虫可以帮忙我们深入认识和把握气候环境的发展变化规律,目前已广泛应用在生活和研究工作中。”史蒂芬老师说。讲座气氛热烈,时间一晃而过,同学们还意犹未尽,在教授和助手的帮助下,通过体视显微镜下观察小生命的结晶体,沉浸在浮游有孔虫的已知和未知的世界中,未来说不定我们从有孔虫这一个方面,又能研究出过去生物间不为人知的秘密。

这堂科学公开课,帮助大家对浮游有孔虫有了较全面详细的了解,引发大家对生态环境重要性的全新认识和思考。同学们深深感受到生活的大世界的神奇和伟大之处,科学并不遥远,我们所知道的所接触的仅仅是九牛中的一毛,大千世界无奇不有,等待我们长大后去观察学习探索。

Q1:浮游有孔虫和底栖有孔虫的形态研究有何区别?

A:浮游有孔虫主要是反映海水表层温度,用于研究古气候变化,而底栖有孔虫生活在较深的海底,无法体现海水温度的变化。

Q2:能否通过一些技术通过DNA让浮游有孔虫的壳“复活”?

A:有孔虫死后,会释放配子进行繁殖,壳体会沉入海底,而我们研究的是壳体,所以目前还无法提取DNA。

Q3:细胞质是可流动的,为什么伸出去会成刺状?

A:有孔虫体内的藻类受外界的光的吸引,随细胞质流出进行光合作用,看起来就像一根根刺。

Q4:藻类能为浮游有孔虫带来什么利益?

A:藻类与浮游有孔虫相互共生,但目前也仅仅生存在一起,还没有能力探索二者之间有何益处。

Q5:藻类是被光吸引伸出来的,还是本来就存在在那的?

A:因为藻类需要进行光合作用来生存,所以是被光吸引出来的,在没有光的环境,就只要在壳体内。

Q6:浮游有孔虫在地质学、海洋经济学等方面有没有其他的作用?

A:目前我们只是应用浮游有孔虫的壳体来研究过去的温度,在其他方面没有更多的应用。?

你的学校开展了哪些有趣的科学课?