加州近海绿松石水

那是2015年6月，绿松色的海水拍打着圣巴巴拉海岸，让人更容易联想到一个浅浅的热带海湾，而不是南加州的海滩。这种情况使科学家们感到困惑。是什么造成了这种不寻常的蓝绿色?

四年后，加州大学圣巴巴拉分校的一组研究人员解开了这个谜团。这次展览源于藻类的大量繁殖。他们的发现发表在《地球物理研究杂志:海洋》上。

“当加利福尼亚海岸的海水开始看起来像你在加勒比海时，那真的很奇怪，”研究报告的第一作者保罗·马森(Paul Matson)说。他曾是生态、进化和海洋生物学教授黛博拉·伊格莱西亚斯-罗德里格斯(Debora iglesia – rodriguez)的博士后学者。然而，这种相似性只是表面上的。他指出，像这样的花开往往发生在高纬度地区，而加勒比海的海蓝宝石色调则是由其他因素造成的。

那个夏天加利福尼亚海岸的颜色来自颗石藻，一种类似硅藻的单细胞藻类。但是硅藻在二氧化硅中包裹自己，颗石藻则被碳酸钙覆盖。它们抛洒出这些板块，这些板块在水中漂流时散射光线，给海洋增添了乳白色和绿松石的色彩。

科学家们发现的一种特殊的颗石细胞物种——埃米利亚尼亚·赫胥黎伊(Emiliania huxleyi，亲切地称为E. hux)——随处可见，但像这样的花开在圣巴巴拉海峡(Santa Barbara Channel)这样的中纬度地区非常罕见。因此，研究小组开始拼凑是什么引发了花开。

这对西海岸来说是个奇怪的时刻。一大片异常温暖的水域，绰号“斑点”，于2013年秋季进入东北太平洋。这种异常现象一直持续到2016年，并且有补丁周期性地沿着加利福尼亚洋流移动。随后，海洋从这些温暖的海水条件转变为2015年的厄尔尼诺现象，从而延长了异常的温度。

“我们有很长一段时间的水温都非常温暖。我们的养分利用率很低，奇怪的事情正在发生。

E. hux往往生活在近海，虽然在营养缺乏的时候它们很有效，但当条件更有利时，小型藻类往往会被淘汰。在E. hux爆发之前，加利福尼亚海岸见证了一场有毒硅藻的大爆发，这种硅藻通常被称为假硝态氮。硅藻耗尽溶解的二氧化硅后，球石藻的生长条件就成熟了，不再受二氧化硅的限制。在腐烂硅藻释放的营养物质的推动下，E. hux种群爆发了。

Matson首先想要记录水华，所以他收集了一些样本来测试水的化学成分，观察浮游生物的密度，识别物种，并跟踪生物量。此外，研究小组还可以通过漂浮在水中的松散板块与实际细胞数量的比值来计算水华的年龄。由于研究生塔妮卡·拉德(Tanika Ladd)和佐伊·韦尔奇(Zoe Welch)的努力，该小组还可以估计出水中还有多少碳酸钙。

这些水华可以覆盖大片海洋;国际空间站的宇航员报告说他们在太空中看到了他们。为了从上方追踪这种特殊的海洋水华的发展程度，Matson与加州大学圣巴巴拉分校地理学教授David Siegel合作。David Siegel是一位海洋学家，通过卫星图像研究海洋颜色遥感。

遥感图像提供了花的快照，一般每天一次。填补这一空白的是该校海洋科学研究所的地理学教授Libe Washburn的研究小组，他们使用雷达阵列来研究洋流。

该网络由南加州海岸海洋观测系统(SCCOOS)运营，覆盖圣巴巴拉海峡。该团队将卫星图像与每小时的地表洋流图结合起来，创建了一个模拟，将一天的卫星图像中的点与第二天的图像中的点连接起来。

这是首个结合地表观测和卫星图像来量化浮游植物持续繁盛变化的研究之一。现场采样证实了E. hux和漂浮在水中的松散板块的存在。这反过来又验证了研究人员基于地表电流和遥感结果对水华如何发展的理解。

研究水华形成的早期阶段是困难的，因为科学家通常只有在水华发育良好后才能发现它。但通过对地表电流的追踪，研究小组可以确定他们怀疑存在颗石藻的区域，但其密度还没有高到可以被卫星观测到的程度。Matson怀疑这些可能是开花前的种群。

他说:“这将是新的水华出现的地方，所以我们可以回顾过去，试图弄清楚那些可能导致水华发生的地区发生了什么。”

他还指出，这种技术也适用于其他类型的水华。他说:“我们希望这种方法可以用于研究其他类型的浮游植物，比如伪nitzschia，一种有害藻华的重要物种。”这将是一个受欢迎的工具，因为跟踪这些水华将有助于预测哪里可能对人类和动物的健康构成威胁。

Matson还强调了团队在bloom发生的地方的好运:三个长期监控项目的汇合。也就是说，在圣巴巴拉沿海长期生态研究项目的各个地点，在SCCOOS雷达网络覆盖的区域内，以及在西格尔的羽流和水华项目的研究区域内。“它碰巧发生在一个我们正在积极监测的地方，在那里我们有大量的基线数据，实际上能够辨别出一个非常新颖的事件，比如这个球石藻爆发，”他说。“如果这件事发生在我们没有这些资源的地区，我们就无法做这么有趣的事情。”