VIMS队开始了对北极海域的探险
威廉玛丽大学弗吉尼亚海洋科学研究所的一个研究小组乘坐美国最新的破冰船，开始了对阿拉斯加北部沿海海域为期一个月的考察，目的是研究氮在北极食物网中的作用。
他们进入楚科奇海和波弗特海的目的是为了追踪他们在2011年对同一地区的研究之旅中发现的一个诱人的发现，当时他们发现-至少在他们的沿海研究地点-可测量的氮“固定”速率，这一过程在海洋食物网和气候变化中起着关键作用，但之前被认为仅限于更温暖的水域。
固氮是某些细菌和相关微生物将气态氮转化为植物可以用来生长的形式的过程。这些植物——通常是微小的浮游植物——反过来又支持海洋食物链上游的浮游动物、鱼类和其他更大的生物。
与黛博拉·布朗克教授共同领导VIMS团队的雷切尔·西普勒说：“如果我们发现固氮作用广泛存在，它将改变我们对未来北极海洋生态系统变化、自给渔业以及潜在的北极商业渔业的看法。”
更好地了解北极水域固氮的规模和地理范围尤其重要，因为该地区的海冰最近在减少，现在夏季的海冰面积只有1980年卫星记录开始时的一半。更少的海冰意味着更多的阳光用于海洋光合作用，并有可能形成一个更强大的食物网，从而增加鱼类资源，并最终帮助将大气中的二氧化碳泵入深海，而二氧化碳对目前的全球变暖没有任何影响。
但是这个“生物泵”的启动需要大量的氮固定，比之前认为的在遥远的北方寒冷的水域中进行的要多。Sipler说，如果目前的考察证实了研究人员早期的测量结果，并揭示了氮固定正在大规模地发生，它将“改变我们对北冰洋生产力区域模式的理解，并显著增强其作为大气二氧化碳汇的重要性。”
海上研究
由Sipler， Bronk和研究生Jenna Spackeen和Brianna Stanley组成的VIMS团队将通过在楚科奇海和波弗特海的沿海和近海地点收集水样来进行研究。他们的船是261英尺长的RV Sikuliaq，是世界上最先进的大学研究船之一，能够破冰2.5英尺厚。然而，在目前的航行中，他们不需要这种能力，因为他们特意选择了9月份，因为海冰达到了一年中的最低水平，而固氮海洋细菌的数量达到了一年中的最高水平。
机上还有来自加州大学圣克鲁斯分校和俄勒冈州立大学的科学家。UCSC的研究人员正与VIMS团队密切合作，研究固氮作用，而俄勒冈州立大学的研究小组则专注于研究“初级生产力”——海洋植物通过光合作用产生的有机物质的数量。研究巡航是由国家科学基金会资助．
对于在航行中收集的每个水样，科学家们将确定存在的海洋细菌种类，使用基因分析来绘制它们的分布，并将氮吸收和光合作用的速率与水温和盐度进行比较。Sipler说，最终的目标是“确定在其他关键生物地球化学和微生物过程的背景下固氮的程度。”
从他们2011年有限的研究结果中推断出的保守估计表明，他们可能会发现：仅北极沿海水域的固氮就占全球海洋固氮总量的近3%，如果整个北冰洋的无冰水域都发生这种情况，则占全球海洋固氮总量的7%以上。这是一个重要的价值，这个领域的基本生化过程最近被认为没有影响。
西普勒补充说，从气候变化的角度来看，“最紧迫的问题是，固氮是一直发生在北极，还是一种新现象。”1961年在阿拉斯加沿海同一地区进行的一项研究没有发现海水中固氮的证据，科学家们在其他地区将固氮速率的增加与温度的升高联系起来。
如果北冰洋的固氮确实像这些证据所表明的那样在增加，那么它的影响可能会蔓延到其他海洋盆地——尤其是北大西洋，长期以来一直是商业渔业的主要收获地。
布朗克说：“如果固定提供了一种新的氮源，那么生产力的提高很可能会减少北极水域溶解的磷，最终减少到达北大西洋的磷的数量，可能也会降低该地区的生产力。”
磷和氮一样，是海洋食物网的关键营养物质。由于固氮作用使更多的氮可供海洋植物施肥，它们对磷的需求迅速增长——就像发现一罐新花生酱后需要更多的果冻一样。人们对流入北大西洋的磷减少的担忧是，这种营养物——而不是氮——的短缺可能成为限制支持其渔业所需的生产力的因素。
