极微细的海藻能产生一种重要的组分，它能维持环境中的硫含量不变，并能促进云的形成。那么，能利用这一组分来调节全球变暖的过程吗？

每逢春里，就能看到极微细的海藻：海洋里形成巨大的“花朵”，沿着英国的东海岸和荷兰海岸出现海绵状的长堤。藻花的生长通常是与海岸区的硝酸盐和磷酸盐污染相联系。有时藻类本身像1989年从波罗的海刮到南方来的“红潮”，往往是有毒的。但最近有证据证明，一些藻类在调节地球气候方面起看极其重要和微妙的作用。

藻类能生产硫的化合物，看来后者不仅是全球硫循环的关键的一环，而且还会影响云的形成，因而影响地球的气温，了解远洋的藻类如何影响云的形成，对预测地球如何变暖可能是至关重要的。

气候学家明白，云是辐射热的重要调节器。云能反射从太阳射入的短波辐射，并能吸收和重新放射出从地球表面来的长波辐射。云里面水蒸气的凝结和冰的融化是大气的基本能量平衡的一部分。但没有人知道全球变暖过程会如何影响云的分布。云，十分深奥难懂，即使是最复杂的地球气候的计算机模型也只能对它们作出十分粗糙的处理。

去年，气象局下属的哈德利气候预测和研究中心的C · 西尼尔和J · 米切尔就云对气候变化的影响和云受气候变化的影响进行了迄今为止最详尽而精确的说明。他们的模型详细地说明了云是如何以负反馈机制响应全球变暖过程，从而降低了地球变暖速度的。但即使是这一模型，也像所有其他“一般环流”模型一样，难以包括极微细的海藻对云的形成的潜在影响。有愈来愈多的证据证明，海藻对这一过程起着重要的作用。

海藻和气候之间的联系在于甲硫醚（DMS），这种气体使海洋空气具有清新爽快的味道。它是由二甲磺酰丙酸酯（DMSP）酶催破坏而得。海藻产生DMSP以保持其与海水的渗透平衡，否则海水将脱离海藻细胞，使海藻死亡，对释放DMSP进入海洋的过程还不太了解，但大多数研究者认为，当藻类死亡或被浮游动物所擦伤时，会释放出DMSP。在海水中DMSP分解形成DMS。部分DMS（也许为十分之一）即进入大气。其余的或为细菌所消耗，或为阳光所分解，生成二甲亚砜。

70年代初，首创盖娅假说的英国化学家J · 洛夫洛克提出，DMS可为从陆地上冲刷到海洋里的硫的回归提供一条途径。硫是重要的生化元素，洛夫洛克曾探索陆地上是如何保持硫的含量不变的。1987年，华盛顿大学的R · 查尔森、他的同事S · 沃伦以及佛罗里达州立大学的M · 安德烈亚和洛夫洛克一起提出一个理论，认为DMS的影响远远超出其在硫循环中的作用。他们认为，DMS或即海藻在调节地球气候中起着至关重要的作用。DMS在大气中起反应，生成三种化合物：二氧化硫、硫酸酯和甲磺酸。水蒸气会在含有后二种化合物的微粒上发生凝聚，从而形成云。查尔森的想法是：在远洋地区——总计约占地球表面的一半——大部分的云是由这一过程形成的。

科学家们已经了解硫在大气圈、陆圈、生物圈和水圈中移动的基本循环：地球表面上所有硫的主要来自火山喷发，结合在微生物和海盐里的硫通过沉积回到陆圈。已知DMS是该循环的一部分，但其确切作用只是在最近才被确认。

藻类每年把2000万至5000万吨硫由海洋转移到大气中。由人类活动转移的硫稍多一些，约8000万吨。温带海洋中的藻类体积在春季和夏季达到最高峰，DMS的一个重要来源是棕囊藻（phaeocystis poucheti），也是它们形成了沿英国东海岸和荷兰海岸的海绵状长堤。

东英格兰大学的P · 利斯研究小组，在对北海水面的DMS浓度作了9个月的测定以后，得出了海藻与DMS释放量之间的明确关系。他们发现，夏季北海的DMS平均浓度约为冬季的100倍。这种季节性变化与藻类的生长制度相符。

在不同的海域中，DMS浓度也有很大的变化。通常，大陆架富含养分的水中，较之相对贫瘠的空旷的海洋有更多的海藻，亦即意味若有更多的DMS。但由于各种海藻产生的DMS量各不相同，情况就并非总是那么简单。例如，形成覆盖着达500，000平方公里面积的养分较为缺乏的空旷海洋的巨大花朵的颗石鞭毛藻，它产生的DMS约为其它藻类——诸如硅藻，它在大陆架和其它一些地区繁殖，但产生的DMS很少——产生的100倍。

当利斯研究组在确定DMS作为硫循环一部分的重要性时，说明DMS或许具有对全球体系有更深远的其他影响的证据也不断出现。查尔逊原来认为，由于温室效应而变热的海域能促进藻类的生长，导致产生更多的DMS，从而就产生更多的云。这将导致更多的太阳能被反射，从而降低地球的气温。藻类能否作为消除任何气候强烈变化的全球“恒温器”呢？

全球恒温器

两个澳洲科学家的研究有助于查尔逊提出他的“恒温器”理论。澳大利亚国家科学和工业研究机构的K · 比格和G · 文尔斯直接测定了南极地带远洋中的DMS浓度，进入大气的大量DMS根本未到达大陆，仍为降雨带回海洋中。DMS—旦进入大气，即迅速与活性羟基或硝酸根作用，后者是由阳光和水蒸气、臭氧和氮的氧化物相互作用生成的。这样就有两种结果：如果失去氢原子，DMS将最终生成二氧化硫和硫酸酯悬浮微粒。如获得羟基，则生成甲磺酸（MSA）。

他们在南极地带测定的结果说明，日光与悬浮微粒的浓度之间有密切的关系，说明了悬浮微粒数与MSA数量之间的关系，在这些区域不存在工业活动，因此，他们认为，观察到的季节性变化是由于产生DMS的自然变化所致。因为这种微粒形成云滴的核，所以这就意味若DMS会影响云的形成。

查尔逊的理论有一个假设，即气温升高将使DMS增加。这个想法是很吸引人的，尤其是那些认为不用担心日益增加的二氧化碳等温室气体注入大气的人很感兴趣。但是新近更多的有关DMS能起这种作用的资料还不能令人信服。

科学工作者就实验似乎与理论不符的情况作出了种种解释。一种解释是，冰河期南方的海洋可能有利于能产生更多DMS的藻类的生长。另一种解释是，大气循环的变化可能会影响到沉积在南极大陆块上的悬浮微粒的量。还有，在冰河期不少地面水冻结了起来，使海水的盐度增加——或许因而藻类产生较多的DMSP以响应盐度的变化。

用铁控制

最近，加利福尼亚英斯兰丁海洋实验室的J · 马丁探索了这一可能性。他积极支持这样一种理论，即藻类在许多区域的生长不仅受限于氮和磷等一般养分的缺乏，而且也受到缺铁的限制。铁通过大陆块刮起的尘土才到达遥远的海洋，这就可以解释为何较远的海洋如南冰洋，水中虽富含氮和磷，但生物活性却不太高。马丁在英斯兰丁进行了5年的实验室试验表明，当把铁加入取自富含养分区域的水样中时，其生物活性约增高10倍。

根据这些研究结果，马丁提出，把铁加到部分富含养分，但生物活性低的海洋中，就有可能抵制全球变暖过程。最初的提议是，藻类的产量愈大，进入大气的过量的碳就被“固定”得愈多，就像在陆地上植树的作用一样。由伏斯托克冰芯取得的数据说明，在最近一个冰期-间冰期时代内，铁的增加确与大气中CO₂含量的降低有关，这就支持了上述观点。

10月份，莫斯兰丁的K · 约翰逊和利斯及沃森，将进行马丁在今年早些时候逝世前设计的第一次试验，彻底检验海洋中施铁肥的效果。施铁肥将在太平洋加拉帕戈斯群岛附近约1平方公里面积的地区进行，并对水域加以标记。然后研究工作者将查看藻类体积和分布的变化，并监察CO₂和DMS等气体的释放和吸收量。

如果把这种试验大规模用于控制全球变暖过程，则整个海洋的生态系统将发生根本的改变。但没有人知道将怎样改变。增加铁的浓度以及暖和的气候究竟是否有利于硅藻、颗石鞭毛藻或棕囊藻的生成？硅藻能固定碳，但并不产生多少DMS。颗石鞭毛藻虽能产生DMS，但却放出CO₂，因此无论通过增加这两种藻类的哪一种，能否抵制全球变暖过程尚难以确定。棕囊藻则不但吸收碳，而且产生DMS。由于这些不定因素，施铁肥究竟能否成为控制全球变暖的一种方案，约翰逊对此尚无把握。他认为，用这种方法控制大气中CO₂含量的可能性并不大。他料想会观察到由小硅藻到大硅藻的转变，以此为基础的计算机模型会证明，CO₂的减少不超过20亿吨。这即使与目前由人类活动造成的每年释放的50亿吨CO₂（其中仅一半左右为生物圈所吸收）相比较，也只是少量，而与预测的50年内150亿吨的CO₂排放量相比较，则这一减少量就更小了，约翰逊认为，进行这项实验的目的在于试图更好地了解海洋生态系统。

利斯研究组将监察施铁肥对DMS释放量的影响。他们希望，这种研究将有助于预测在海洋生态系统受到全球变暖的影响时气候将如何变化。看来只有彻底弄清楚藻类的必威在线网站首页网址 特性，才有可能就其对气候的影响作出某种预测。

[New Scientist，1993年8月21日]