气候变化扰乱海洋的生物钟，带来未知的深远影响

Sara 海洋与湿地

2024-08-22

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在地球的中纬度地区，每年都会出现一种被称为浮游植物春季开花的奇特现象。从太空中可以看到，由洋流形成的巨大而短暂的丝状绿色和蓝色细丝状阴影。

浮游植物的大量繁殖是由无数微小的藻类细胞组成的，它们在海洋表面生长和积累。进入春季后，白昼变长、风暴减少，浮游植物大量繁殖。

春季大量繁殖的浮游植物对许多物种来说是至关重要的，这些物种对此已经适应，并从浮游植物增加的摄食机会中受益。

图源：Wikimedia commons/public domain

在某些方面，浮游植物的大量繁殖像是年度海洋周期的节拍器，许多物种的生物钟都与这个周期同步。对一些物种来说，比如虾，其雌性会在浮游植物春季开花之前策略性地把卵产在水里，这样它们的幼崽从孵化的那一刻起就有充足的食物供应。

然而这正是气候变化正在发挥作用的地方。气候变化的速度很可能比海洋物种所能适应的速度更快。

浮游动物和鱼类幼虫构成了海洋二级生产的大部分，这是连接浮游植物利用太阳光产生生物量的初级生产和更高营养级如鱼类和海洋哺乳动物的关键营养级。

这种关系被称为营养级联，因为浮游动物被小鱼吃掉，而小鱼又被大鱼吃掉。整个生态系统在很大程度上是由浮游植物春季开花的时间决定的，而这个开花时间最好能与其他物种的生物钟同步。

作为气候变化的结果，浮游植物春季开花时间的任何变化，都可能对浮游动物种群的生存以及鱼类和生态系统产生灾难性的后果。

这个理论被称为匹配/不匹配假说，它假设取食者的能源需求应该“匹配”峰值资源可用性。

一项发表于湖沼学与海洋学协会(ASLO)期刊的研究“纽芬兰和拉布拉多陆架春季浮游植物繁殖时间的物理控制和生态影响”探讨了海洋气候、春季开花时间和纽芬兰和拉布拉多大陆架二次生产之间的关系。长期以来，人们一直认为水华从南到北的发展与该地区每年的海冰消退有关。但近年来，随着加拿大大西洋地区海冰季节的持续时间和空间范围急剧减少，海冰与水华时间之间的关系减弱了。

研究理论指出，从冬天到春天的过渡是触发开花的关键。在冬天，寒冷和暴风雨的天气使海洋保持良好的混合状态。然而，春天的到来带来了平静的风和温暖的气温，加上淡水流量的增加。这些条件导致海洋重新组织成不同密度的层，这种现象被称为重新分层。

重新分层有效地防止上层的浮游植物细胞在海洋力量的漩涡中轻易混合，于是它们在海洋表面的积聚造成了水华。

这种机制可成功地预测浮游植物在二十多年间春季开花的时间，还能让我们更好地了解气候变化对海洋的影响。

研究表明，在年度周期中，气候变暖与该地区更早的重新分层、更早的浮游植物繁殖以及主要浮游动物物种的丰度增加有关。这一发现为更好地理解水华动态和推动生态系统健康的海洋条件打开了大门。

对于像纽芬兰和拉布拉多大陆架这样的寒冷地区来说，好消息是气候变暖，春天也变暖，将导致浮游植物越来越丰富，这对生态系统的生产力有明显的好处。然而，在不断变化的气候中，这些变化将保持多久，我们无法确定。

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海湿

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编译 | Sara

审核 | LYJ
排版 | 绿叶

参考资料：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0065288108602023?via%3Dihub
https://aslopubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lol2.10347
Cyr, F., Lewis, K., Bélanger, D., Regular, P., Clay, S., & Devred, E. (2023). Physical controls and ecological implications of the timing of the spring phytoplankton bloom on the Newfoundland and Labrador shelf.Limnology and Oceanography Letters.
https://theconversation.com/how-climate-change-is-messing-up-the-oceans-biological-clock-with-unknown-long-term-consequences-224581
https://phys.org/news/2024-02-climate-messing-ocean-biological-clock.html