冰藻

冰藻雪藻是生长在冰川等持久的雪地和冰原上的藻类和蓝细菌。当雪和冰晶之间有液态水时,它们在夏季可能将表面染成绿色、黄色或红色。一些物种的红色色素是一种细胞内的保护,以抵御过度的视觉光和太阳的紫外线辐射,否则会引起光合作用的光抑制或突变。没有它,表面的藻类将遭受染色体断裂和DNA突变。

冰上也有冰藻群落。这些藻类(主要是硅藻)在极地生态系统(特别是南极洲)很重要,因为它们为磷虾提供食物。磷虾从冰层的底部刮下海藻,冰层被海藻染成褐色。藻类可以在冰晶之间或附着在冰晶上,在冰晶之间的水或盐水通道中找到。

雪藻。Zoom
雪藻。

Chlamydomonas nivalis 薄层电子显微镜照片;颜色是人工添加的。Zoom
Chlamydomonas nivalis 薄层电子显微镜照片;颜色是人工添加的。

尼瓦拉单胞菌

Chlamydomonas nivalis是一种绿色微藻,除了其他密切相关的物种外,还导致西瓜雪。

西瓜雪是指颜色偏红或粉红色的雪,而且会有类似于新鲜西瓜的气味。这种类型的雪在夏季常见于高山和沿海极地地区,如加利福尼亚的内华达山脉。在这里,海拔10,000到12,000英尺(3,000-3,600米)的地方,一年四季温度都很低,因此冬季暴风雪后的积雪挥之不去。当有人踩在有藻类的雪上时,脚印看起来是红色的。

衣藻是一种绿藻,它的红色归功于一种明亮的红色类胡萝卜素色素(虾青素)。这可以保护叶绿体细胞核免受强烈的可见光和紫外线辐射。绿色和红色的色素吸收光和热,当周围的雪融化时,这使海藻获得液态水。藻类水华可能达到25厘米(10英寸)深。由于每个细胞的直径为20至30微米,一茶匙融化的雪含有一百万或更多的细胞。藻类堆积在 "太阳杯 "中,这是雪地上的浅层凹陷。类胡萝卜素吸收热量,加深了太阳杯,并使冰川和雪地更快地融化。

在冬季,当白雪覆盖它们时,海藻变得休眠。在春天,营养物质、增加的光照水平和融水,刺激了发芽。一旦它们发芽,静止的细胞会释放出更小的绿色鞭毛细胞,向雪的表面移动。一旦鞭毛细胞接近表面,它们可能会失去鞭毛,形成厚壁的静止细胞,或者它们可能作为配子发挥作用,成对地融合,形成实体。

一些专门的物种以C. nivalis为食,包括原生动物,如纤毛虫、轮虫、线虫、冰虫和弹簧虫。

历史

关于西瓜雪的最早记载是在亚里士多德的著作中。几千年来,西瓜雪一直让登山者、探险家和自然学家感到困惑。

1818年5月,四艘船从英国出发,寻找西北航道并绘制北美的北极海岸线。恶劣的天气使他们最终调转船头,但探险队对科学作出了重要贡献。约翰-罗斯船长注意到,当他们绕过格陵兰岛西北海岸的约克角时,深红色的雪像血流一样在白色悬崖上划过。一支登陆队停下来,把样品带回了英国。泰晤士报》在1818年12月4日报道了这一发现。

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约翰-罗斯爵士船长从巴芬湾带来了一定数量的红雪,或者说是雪水,在这个国家已经对这些雪水进行了糜烂分析,以便发现其着色物质的性质。在这种情况下,我们的可信度受到了极大的考验,但我们无法得知有任何理由怀疑所述的事实。约翰-罗斯爵士没有看到任何红雪落下;但他看到大片的红雪铺满了土地。雪地的颜色并不均匀;相反,有一些或多或少的红色斑块或条纹,而且色调深浅不一。这种液体或溶解的雪是深红色的,就像红色的波特酒。据称,这种液体沉积了一种沉淀物;问题是,这种沉淀物是动物还是植物性的,这一点还没有答案。有人认为,这种颜色来自于雪落在上面的土壤:在这种情况下,在冰上看不到红色的雪。

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当罗斯在1818年发表他的航行故事时,故事中有一个罗伯特-布朗的植物附录。在其中,布朗将红雪比作一种藻类。

西瓜雪的条纹。Zoom
西瓜雪的条纹。

不寻常的西瓜雪坑,与一个橙色的鞋印叠加。Zoom
不寻常的西瓜雪坑,与一个橙色的鞋印叠加。

问题和答案

问:什么是冰海藻和雪海藻?
答:冰藻和雪藻是生长在冰川等长期积雪和冰原上的藻类和蓝藻的种类。

问:是什么原因导致冰雪在夏季变得有颜色?
答:当雪和冰晶之间有液态水时,由于冰雪藻类的生长,冰雪在夏季可能变成绿色、黄色或红色。

问:一些冰雪藻类中的红色素有什么作用?
答:一些冰雪藻类中的红色素可以抵御过多的视觉光和太阳紫外线辐射,因为这些辐射会导致光合作用的光抑制或变异。如果没有它,表面的藻类会出现染色体断裂和DNA突变。

问:除了在冰川上,哪里也有冰藻群落?
答:海冰上也有冰藻群落。

问:为什么冰藻群落在极地生态系统中很重要?
答:冰藻群落(主要是硅藻)在极地生态系统(特别是南极洲)很重要,因为它们为磷虾提供食物。

问:磷虾如何从海冰上的冰藻群落获得食物?
答:磷虾从冰的底层刮下藻类,冰的底层被藻类染成褐色。

问:在哪里可以找到与冰晶有关的冰藻?
答:冰藻可以在冰晶之间或附着在冰晶上,在冰晶之间的水或盐水通道中发现。

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