雪藻（主要指綠藻門中的衣藻屬，如Chlamydomonas nivalis）是高山和極地冰雪生態系統中關鍵的初級生產者。它們的存在對這兩個極端環境產生深遠而復雜的影響，既有積極的生態功能，也有潛在的負面效應，尤其是在全球變暖背景下：
積極影響（生態系統服務）
食物網基礎：
- 雪藻是冰雪生態系統中食物鏈的基石。它們是微小動物（如冰蚤、輪蟲）、原生動物、細菌和真菌的主要食物來源。
- 沒有這些初級生產者，冰雪覆蓋區域將基本是生命的荒漠。雪藻為更高營養級（如昆蟲、鳥類）間接提供了能量來源。
養分循環：
- 碳匯功能： 雪藻通過光合作用固定大氣中的二氧化碳，將其轉化為有機碳。雖然單個藻華規模有限，但在全球尺度上，冰雪藻華對碳循環有貢獻（盡管總量遠小于森林或海洋）。
- 氮源貢獻： 許多雪藻具有固氮能力（如某些藍細菌共生體或藍藻本身）。它們能將大氣中惰性的氮氣轉化為生物可利用的銨鹽或硝酸鹽，極大地豐富了冰雪環境中極度匱乏的氮營養，為自身和其他微生物的生長提供關鍵養分，并可能在融化后將養分輸入下游生態系統。
改變微環境：
- 雪藻的生長代謝會釋放有機物質和氣體，影響其周圍冰雪的物理化學性質（如pH值、離子濃度），為其他微生物（細菌、真菌）創造了更適宜的生存微生境，促進了冰雪微生物群落的多樣性和活性。
負面影響（尤其在氣候變暖背景下加劇）
降低反照率（關鍵影響）：
- 這是雪藻對高山和極地生態系統最顯著、也最令人擔憂的影響。
- 純凈的冰雪具有極高的反照率（反射大部分太陽輻射）。當雪藻（尤其是含有紅色類胡蘿卜素的種類）大量繁殖形成藻華時，深色的藻細胞顯著降低了冰雪表面的反照率（變暗）。
- 后果： 被藻華覆蓋的區域吸收更多的太陽輻射熱量，導致局地冰雪加速融化。
- 正反饋循環：
- 加速融化產生液態水，為雪藻提供更好的生長條件（水分、營養物質釋放），促進藻華進一步擴張。
- 擴張的藻華又導致更大范圍的變暗和更快的融化。
- 這個“反照率-藻華-融化”的正反饋循環是當前研究熱點，被認為是加速高山冰川退縮和極地冰蓋/海冰損失的一個重要生物地球化學因素。研究表明，在某些區域（如格陵蘭冰蓋），生物反照率效應導致的額外消融量可占總消融量的10%以上。
改變融化模式和水文：
- 加速的、不均勻的融化（藻華分布不均導致）會影響局部水文循環。
- 可能導致融水提前或增加，影響下游河流的流量、補給時間和水質（如增加沉積物或有機質輸入）。
- 在冰川上，加速的表面融化會改變冰體的物質平衡，加速冰川退縮。
潛在的水質影響（次要）：
- 大規模藻華在融化時，可能會將大量有機質、色素甚至可能存在的藻毒素（盡管雪藻主要毒素研究較少）輸入高山湖泊或溪流。這可能暫時改變水體顏色、增加生物耗氧量，對水生生物產生短期影響，但通常在高流動性的高山溪流中影響有限。在相對封閉的水體（如某些高山湖泊或極地池塘）中影響可能更顯著。
棲息地改變：
- 長期來看，雪藻加速冰雪融化可能導致依賴冰雪環境的特有物種（如某些冰蚤、冰雪微生物）的棲息地減少或消失，威脅其生存。
總結
雪藻是高山和極地冰雪生態系統中不可或缺的組成部分，它們支撐著獨特的冰雪食物網，并參與重要的養分循環（尤其是固氮）。然而，它們最顯著的影響是通過降低冰雪反照率，形成一個強大的正反饋循環，加速了局地和區域的冰雪融化。在全球氣候變暖的背景下，更長的生長季、更頻繁的液態水事件以及增加的塵埃/營養物質沉降（如黑碳、化肥）都在促進雪藻藻華的規模、頻率和地理范圍擴大，從而進一步加劇冰雪消融。
因此，雪藻對高山和極地生態系統的影響是雙刃劍：它們是生命的基礎，但也成為了加速冰雪消亡的“生物引擎”。理解和管理雪藻的動態變化，對于預測未來冰雪覆蓋區域的命運以及相關的全球海平面上升、水資源變化和生態系統變遷至關重要。
思考題： 你認為未來隨著氣候持續變暖，雪藻在高山和極地生態系統中的角色會如何演變？會成為“最后的繁榮”還是加速系統崩潰的“催化劑”？
