铁是世界海洋中的珍贵元素；浮游植物需要它来生长。许多生活在海洋中的生物以浮游植物或其他以浮游植物为食的生物为食。进入世界海洋的大部分铁是通过风携带的灰尘到达那里的。但没有多少灰尘进入南大洋，那里的铁需要回收。如果没有被回收，它就会沉入海底，无法实现循环。南大洋的部分铁回收利用传统上是由帽带企鹅完成的。它们的饮食是以浮游植物为食的大多数磷虾。企鹅通过粪便回收铁，在游泳时将粪便排入水中。

近日，安达卢西亚海洋科学研究所的一个生态学家和海岸管理人员团队与西班牙加的斯大学的一位同事合作，发现在过去几十年中，由于帽带企鹅（Pygoscelis antarcticus）的数量下降，它们回收回南大洋的铁量减少了一半。该研究近日发表在《自然通讯》上，在这项研究中，该小组使用无人机图像和深度学习模型来估算了帽带企鹅回收到南大洋的铁减少了多少。

图片描述： 帽带企鹅在迪塞普申岛（又名欺骗岛，Deception Island）筑巢。巢穴的土壤以富含铁的亮橙色鸟粪为特征，这表明帽带企鹅以磷虾为基础的饮食。图源：Oleg Belyaev Korolev

铁在高营养、低叶绿素的南大洋地区发挥着至关重要的作用。它促进浮游植物的生长，增强大气中的碳固存。在该地区，富含铁的南极磷虾（Euphausia superba）和须鲸（baleen whale）是它们的主要捕食者之一，它们在铁的回收利用中发挥着重要作用。然而，企鹅受到的关注有限，尽管它们代表了南极地区最大的海鸟生物量。在这里，研究人员首先使用深度学习模型来评估从帽带企鹅种群普查数据中收集的种群数量。然后，他们研究了使用无人机拍摄的企鹅群落图像，并对当前企鹅种群数量进行了估计。通过梳理这两项工作的数据，他们能够估计企鹅的种群数量和它们产生的鸟粪数量。研究结果表明，这些海鸟是南大洋铁再循环利用的相关贡献者，平均鸟粪浓度为3?毫克铁/克，估计帽带企鹅种群正回收521吨铁/年，这相当于十年前帽带企鹅能够回收的铁量的一半。

南大洋的一些地区，如南极绕极流（Antarctic Circumpolar Current，ACC）或季节性铁（Fe）消耗的区域区域（如罗斯海波利尼亚），被认为是高营养、低叶绿素的区域，浮游植物的生长受到铁可用性的限制。尽管存在这一限制，但该海洋区域是人为二氧化碳的主要排放源之一。帽带企鹅生活在南大洋和南极洋的岛屿海岸。由于它们吃大量磷虾，是南大洋铁的主要回收者。自20世纪80年代以来，帽带企鹅的数量急剧下降，主要是由于全球气温上升。在这项新的研究中，研究人员试图更多地了解随着帽带企鹅数量的减少，南大洋铁回收的影响。

图片描述：欺骗岛的采样活动中使用的一架无人机可以观察到帽带企鹅在附近山丘上筑巢，这是岛上的典型景观。图源：Oleg Belyaev Korolev

编译：Daisy   审核：Sara

参考资料：

Citation: Oleg Belyaev et al, The contribution of penguin guano to the Southern Ocean iron pool, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-37132-5

https://phys.org/news/2023-04-recycling-iron-southern-ocean-declining.html