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Under-Ice Phytoplankton Blooms: Shedding Light on the “Invisible” Part of Arctic Primary Production
Frontiers in Marine Science ( IF 3.7 ) Pub Date : 2020-11-19 , DOI: 10.3389/fmars.2020.608032 Mathieu Ardyna , C. J. Mundy , Nicolas Mayot , Lisa C. Matthes , Laurent Oziel , Christopher Horvat , Eva Leu , Philipp Assmy , Victoria Hill , Patricia A. Matrai , Matthew Gale , Igor A. Melnikov , Kevin R. Arrigo
Frontiers in Marine Science ( IF 3.7 ) Pub Date : 2020-11-19 , DOI: 10.3389/fmars.2020.608032 Mathieu Ardyna , C. J. Mundy , Nicolas Mayot , Lisa C. Matthes , Laurent Oziel , Christopher Horvat , Eva Leu , Philipp Assmy , Victoria Hill , Patricia A. Matrai , Matthew Gale , Igor A. Melnikov , Kevin R. Arrigo
The growth of phytoplankton at high latitudes was generally thought to begin in open waters of the marginal ice zone once the highly reflective sea ice retreats in spring, solar elevation increases, and surface waters become stratified by the addition of sea-ice melt water. In fact, virtually all recent large-scale estimates of primary production in the Arctic Ocean (AO) assume that phytoplankton production in the water column under sea ice is negligible. However, over the past two decades, an emerging literature showing significant under-ice phytoplankton production on a pan-Arctic scale has challenged our paradigms of Arctic phytoplankton ecology and phenology. This evidence, which builds on previous, but scarce reports, requires the Arctic scientific community to change its perception of traditional AO phenology and urgently revise it. In particular, it is essential to better comprehend, on small and large scales, the changing and variable icescapes, the under-ice light field and biogeochemical cycles during the transition from sea-ice covered to ice-free Arctic waters. Here, we provide a baseline of our current knowledge of under-ice blooms (UIBs), by defining their ecology and their environmental setting, but also their regional peculiarities (in terms of occurrence, magnitude, and assemblages), which is shaped by a complex AO. To this end, a multidisciplinary approach, i.e., combining expeditions and modern autonomous technologies, satellite, and modeling analyses, has been used to provide an overview of this pan-Arctic phenological feature, which will become increasingly important in future marine Arctic biogeochemical cycles.
中文翻译:
冰下浮游植物繁盛:揭示北极初级生产的“隐形”部分
高纬度地区浮游植物的生长通常被认为是在春季高反射海冰退缩、太阳高度增加、地表水因海冰融水的加入而分层后开始在边缘冰区的开阔水域中生长。事实上,几乎所有最近对北冰洋 (AO) 初级生产的大规模估计都假设海冰下水柱中的浮游植物生产可以忽略不计。然而,在过去的 20 年里,一项新兴的文献显示了泛北极范围内冰下浮游植物的大量生产,这对我们对北极浮游植物生态学和物候学的范式提出了挑战。这一证据建立在先前但稀缺的报告之上,要求北极科学界改变其对传统 AO 物候学的看法并紧急修改它。尤其是在从海冰覆盖到无冰北极水域的过渡过程中,更好地理解小规模和大尺度的变化和变化的冰景、冰下光场和生物地球化学循环至关重要。在这里,我们通过定义它们的生态和环境设置,以及它们的区域特性(在发生、规模和组合方面),提供了我们目前对冰下水华 (UIB) 知识的基线,这是由一个复杂的AO。为此,一种多学科方法,即结合探险和现代自主技术、卫星和建模分析,已被用于提供这一泛北极物候特征的概述,这将在未来的海洋北极生物地球化学循环中变得越来越重要。在小尺度和大尺度上,从海冰覆盖到无冰北极水域过渡期间变化和可变的冰景、冰下光场和生物地球化学循环。在这里,我们通过定义它们的生态和环境设置,以及它们的区域特性(在发生、规模和组合方面),提供了我们目前对冰下水华 (UIB) 知识的基线,这是由一个复杂的AO。为此,一种多学科方法,即结合探险和现代自主技术、卫星和建模分析,已被用于提供这一泛北极物候特征的概述,这将在未来的海洋北极生物地球化学循环中变得越来越重要。在小尺度和大尺度上,从海冰覆盖到无冰北极水域过渡期间变化和可变的冰景、冰下光场和生物地球化学循环。在这里,我们通过定义它们的生态和环境设置,以及它们的区域特性(在发生、规模和组合方面),提供了我们目前对冰下水华 (UIB) 知识的基线,这是由一个复杂的AO。为此,一种多学科方法,即结合探险和现代自主技术、卫星和建模分析,已被用于提供这一泛北极物候特征的概述,这将在未来的海洋北极生物地球化学循环中变得越来越重要。从海冰覆盖到无冰北极水域过渡期间的冰下光场和生物地球化学循环。在这里,我们通过定义它们的生态和环境设置,以及它们的区域特性(在发生、规模和组合方面),提供了我们目前对冰下水华 (UIB) 知识的基线,这是由一个复杂的AO。为此,一种多学科方法,即结合探险和现代自主技术、卫星和建模分析,已被用于提供这一泛北极物候特征的概述,这将在未来的海洋北极生物地球化学循环中变得越来越重要。从海冰覆盖到无冰北极水域过渡期间的冰下光场和生物地球化学循环。在这里,我们通过定义它们的生态和环境设置,以及它们的区域特性(在发生、规模和组合方面),提供了我们目前对冰下水华 (UIB) 知识的基线,这是由一个复杂的AO。为此,一种多学科方法,即结合探险和现代自主技术、卫星和建模分析,已被用于提供这一泛北极物候特征的概述,这将在未来的海洋北极生物地球化学循环中变得越来越重要。通过定义它们的生态和环境设置,以及它们的区域特性(在发生、数量和组合方面),这是由复杂的 AO 塑造的。为此,一种多学科方法,即结合探险和现代自主技术、卫星和建模分析,已被用于提供这一泛北极物候特征的概述,这将在未来的海洋北极生物地球化学循环中变得越来越重要。通过定义它们的生态和环境设置,以及它们的区域特性(在发生、数量和组合方面),这是由复杂的 AO 塑造的。为此,一种多学科方法,即结合探险和现代自主技术、卫星和建模分析,已被用于提供这一泛北极物候特征的概述,这将在未来的海洋北极生物地球化学循环中变得越来越重要。
更新日期:2020-11-19
中文翻译:
冰下浮游植物繁盛:揭示北极初级生产的“隐形”部分
高纬度地区浮游植物的生长通常被认为是在春季高反射海冰退缩、太阳高度增加、地表水因海冰融水的加入而分层后开始在边缘冰区的开阔水域中生长。事实上,几乎所有最近对北冰洋 (AO) 初级生产的大规模估计都假设海冰下水柱中的浮游植物生产可以忽略不计。然而,在过去的 20 年里,一项新兴的文献显示了泛北极范围内冰下浮游植物的大量生产,这对我们对北极浮游植物生态学和物候学的范式提出了挑战。这一证据建立在先前但稀缺的报告之上,要求北极科学界改变其对传统 AO 物候学的看法并紧急修改它。尤其是在从海冰覆盖到无冰北极水域的过渡过程中,更好地理解小规模和大尺度的变化和变化的冰景、冰下光场和生物地球化学循环至关重要。在这里,我们通过定义它们的生态和环境设置,以及它们的区域特性(在发生、规模和组合方面),提供了我们目前对冰下水华 (UIB) 知识的基线,这是由一个复杂的AO。为此,一种多学科方法,即结合探险和现代自主技术、卫星和建模分析,已被用于提供这一泛北极物候特征的概述,这将在未来的海洋北极生物地球化学循环中变得越来越重要。在小尺度和大尺度上,从海冰覆盖到无冰北极水域过渡期间变化和可变的冰景、冰下光场和生物地球化学循环。在这里,我们通过定义它们的生态和环境设置,以及它们的区域特性(在发生、规模和组合方面),提供了我们目前对冰下水华 (UIB) 知识的基线,这是由一个复杂的AO。为此,一种多学科方法,即结合探险和现代自主技术、卫星和建模分析,已被用于提供这一泛北极物候特征的概述,这将在未来的海洋北极生物地球化学循环中变得越来越重要。在小尺度和大尺度上,从海冰覆盖到无冰北极水域过渡期间变化和可变的冰景、冰下光场和生物地球化学循环。在这里,我们通过定义它们的生态和环境设置,以及它们的区域特性(在发生、规模和组合方面),提供了我们目前对冰下水华 (UIB) 知识的基线,这是由一个复杂的AO。为此,一种多学科方法,即结合探险和现代自主技术、卫星和建模分析,已被用于提供这一泛北极物候特征的概述,这将在未来的海洋北极生物地球化学循环中变得越来越重要。从海冰覆盖到无冰北极水域过渡期间的冰下光场和生物地球化学循环。在这里,我们通过定义它们的生态和环境设置,以及它们的区域特性(在发生、规模和组合方面),提供了我们目前对冰下水华 (UIB) 知识的基线,这是由一个复杂的AO。为此,一种多学科方法,即结合探险和现代自主技术、卫星和建模分析,已被用于提供这一泛北极物候特征的概述,这将在未来的海洋北极生物地球化学循环中变得越来越重要。从海冰覆盖到无冰北极水域过渡期间的冰下光场和生物地球化学循环。在这里,我们通过定义它们的生态和环境设置,以及它们的区域特性(在发生、规模和组合方面),提供了我们目前对冰下水华 (UIB) 知识的基线,这是由一个复杂的AO。为此,一种多学科方法,即结合探险和现代自主技术、卫星和建模分析,已被用于提供这一泛北极物候特征的概述,这将在未来的海洋北极生物地球化学循环中变得越来越重要。通过定义它们的生态和环境设置,以及它们的区域特性(在发生、数量和组合方面),这是由复杂的 AO 塑造的。为此,一种多学科方法,即结合探险和现代自主技术、卫星和建模分析,已被用于提供这一泛北极物候特征的概述,这将在未来的海洋北极生物地球化学循环中变得越来越重要。通过定义它们的生态和环境设置,以及它们的区域特性(在发生、数量和组合方面),这是由复杂的 AO 塑造的。为此,一种多学科方法,即结合探险和现代自主技术、卫星和建模分析,已被用于提供这一泛北极物候特征的概述,这将在未来的海洋北极生物地球化学循环中变得越来越重要。