彩色冰川的色素之谜：阿尔卑斯“粉红雪"中的极地藻类着色现象

我们来揭开阿尔卑斯山（以及其他高山和极地地区）出现的“粉红雪”或“西瓜雪”现象背后的“色素之谜”。

核心谜底：极地藻类（主要是雪衣藻）产生的红色素——虾青素

这种引人注目的粉红色调并非来自矿物或污染，而是源于一种特殊的微藻——雪衣藻的繁茂生长。雪衣藻是衣藻属的一种，学名常被认为是 Chlamydomonas nivalis（尽管分类学有时会变化，但泛指这类在高山雪地生长的红色藻类）。

1. 现象描述

• 在晚春和夏季，随着气温升高、融雪开始，阿尔卑斯山高海拔的冰川和永久雪原表面会出现大片或斑驳的粉红色、橘红色甚至红色区域。
• 这种颜色通常出现在积雪表面，尤其是在融雪水聚集或缓慢融化流动的区域。

2. 主角：雪衣藻

• 生存环境： 雪衣藻是一种嗜冷微生物，适应在接近冰点的环境中生存。它们存在于全球的高山和极地冰雪环境中。
• 休眠与萌发： 在寒冷的冬季，它们处于休眠状态。随着春季阳光增强、气温略升（但仍接近冰点）、融雪水出现，藻类开始复苏并利用融水、阳光和雪中溶解的养分（来自风带来的尘埃、有机质等）进行光合作用，大量繁殖。

3. 色素之谜的核心：虾青素

• 为什么是红色？ 雪衣藻在生长旺盛期，尤其是在应对环境压力时，细胞内会积累大量的虾青素。
• 虾青素是什么？ 虾青素是一种强效的酮式类胡萝卜素。它呈现鲜艳的红色，也是三文鱼肉、虾、蟹壳呈现红色的原因（这些动物通过食物链摄取了产生虾青素的藻类）。
• 保护作用： 虾青素在雪衣藻中扮演着至关重要的保护角色：
  • 抵御强光和紫外线： 高海拔地区阳光辐射极强，尤其是紫外线。虾青素是一种高效的抗氧化剂，能够吸收有害的紫外线辐射，保护藻细胞内部的叶绿体等重要细胞器免受光氧化损伤。它像一个“防晒霜”一样保护藻类。
  • 调节光吸收： 雪衣藻本身也含有叶绿素（绿色），但在强光和寒冷环境下，大量产生的红色虾青素会掩盖绿色。更重要的是，虾青素可以吸收特定波长的光（主要是蓝绿光），并将能量传递给叶绿素进行光合作用，同时反射红光，使其整体呈现红色。这种色素组合帮助它们在冰雪环境中更有效地利用有限的光能进行光合作用。

4. 视觉效应：粉红雪的形成

• 当数以亿计的雪衣藻细胞在冰雪表面密集生长时，它们细胞内丰富的虾青素就赋予了整片雪地粉红、橘红或深红的色彩，形成了“粉红雪”或“西瓜雪”的奇观。

5. 重要的环境影响：加速融雪

• 粉红雪不仅仅是一种自然奇观，它还具有重要的环境意义：
  • 降低反照率： 纯净的白雪具有很高的反照率，能将大部分阳光反射回太空，保持自身低温。而深色的粉红雪则显著降低了雪面的反照率，吸收了更多的太阳辐射热量。
  • 加速融化： 吸收更多热量导致局部温度升高，从而显著加快了冰雪的融化速度。这形成了一个潜在的恶性循环：藻类生长需要融水→藻类生长导致吸热增加→融水增多→藻类生长更旺盛→融化更快。

总结

阿尔卑斯山“粉红雪”的“色素之谜”的答案，就在于适应了极端环境的极地藻类——雪衣藻。它们在生长过程中大量合成红色的虾青素，作为一种关键的生存策略来抵御高强度的紫外线辐射和调节光合作用。这种色素赋予了雪地独特的颜色，同时，由于降低了雪面的反照率，这种美丽的现象也成为了气候变化影响下冰川加速消融的一个警示信号。