根据 7 月和 8 月在南大洋进行的迄今为止最全面的冬季研究，来自斯泰伦博斯大学地球科学系跟踪和实验生物地球化学中心 (TracEx) 的科学家能够证明浮游植物确实在寒冷而黑暗的冬季。
这些发现对于预测性全球气候模型很重要，这些模型目前主要基于春季和夏季。随着冬季数据的加入，这些模型现在可以更好地代表不同季节的大气到海洋的碳转移循环。对于科学家来说，这是分析这种转移对气候变化的敏感性的一步。
浮游植物是微小的单细胞植物状生物，主要悬浮在海洋的前 100 米中。浮游植物利用阳光提供能量和溶解的无机营养，将二氧化碳转化为有机碳，并形成海洋食物网的基础。已经表明，浮游植物在改变地球的碳和二氧化碳循环方面与世界上所有陆地植物的总和一样重要。
该系的博士后研究员、最近两篇关于该主题的出版物的第一作者 Ryan Cloete 博士说，他们的发现与南大洋在冬季生物休眠的普遍观点相反。
“类似于秋季由于不利的生长条件而从树上掉下来的叶子，假设浮游植物在冬季也不会活跃。我们的主要发现之一是，浮游植物确实在南大洋的冬季活跃，尽管不是我们在夏季看到的水平。浮游植物如何适应冬季条件尚不清楚，我们对微量营养素的研究是找出这些适应策略的第一步，”他解释道。
迄今为止，科学家们对冬季南大洋的特征知之甚少。这主要是由于在零下温度下对海洋进行采样的挑战，同时支撑高达 20 米的烈风和海浪。早期的水手将南纬 40° 到 60° 之间的这片南大洋称为“咆哮的四十年代”，随后是“愤怒的五十年代”和“尖叫的六十年代”，这并非没有道理。
克洛特博士说，南大洋在调节地球气候方面发挥着根本性的重要作用：“据估计，全球海洋吸收的多余热量的 75% 和全球大气中多余碳吸收的 35% 都被储存在南大洋。海洋也是唯一直接连接太平洋、大西洋和洋三大洋盆的海洋，也就是说，南大洋发生的事情对全球海洋有影响。”
这个全球过程是通过一个称为温盐循环的过程驱动的(“thermos”是指热量，“盐”是指盐度)。在两极，寒冷而浓密的地表海水沉入深海，从那里以大洋流的形式流动，最终通过混合和在较暖纬度地区风驱动的上升流返回地表。科学家将其称为大洋传送带，完成这一旅程可能需要将近一千年的时间。因此，南大洋充当了一个中心枢纽，流入的水域由此在全球海洋中被改变和重新分配。
克洛特博士说，南大洋的冬季对于为春季和夏季的生物阶段设定非常重要：“在冬季，强风暴和强风会形成更不稳定的表层，渗透到稳定的夏季表层水之下，生长季节过后，营养物质已经耗尽。这允许与地下水域中富含营养的水域混合。借助增加的日照时间和平静的海面，这个冬季地表营养物质脉冲有助于催化和维持春季和夏季浮游植物大量繁殖，反过来又吸引了鲸鱼、海豚和企鹅从北方来到南大洋自助餐。
“观察冬季系统正在帮助我们了解浮游植物在不利生长条件下的各种适应和生存策略，以及夏季结束时营养物质极度耗尽的地表水中的营养物质补给过程。这非常重要，因为南大洋环流枢纽要求这些水域向北输送，影响了全球大部分低纬度海洋的海洋生产力，”他解释说。
SU 环境和海洋生物地球化学专家、TracEx 研究小组负责人 Alakendra Roychoudhury 教授说，这些发现重申了南大洋在调节气候和海洋食物网方面的全球影响力：“地球系统通过物理方式错综复杂地耦合在一起。 ，具有自我校正反馈回路的化学和生物过程，以调节变异性和抵消气候变化。我们的研究是这种耦合的一个主要例子，其中在水和微生物界面的微观水平上发生的生化过程受到大规模海洋环流的影响和混合。
“很难理解这些微观过程会影响地球变暖等全球过程，因为我们通常缺乏相关过程及其反馈响应的专业知识，”他总结道。