海洋热浪将海洋净初级生产力从热带推向极地

海洋热浪为何关系到海洋生物与人类

近来出现的极端海洋高温事件，被称为海洋热浪，不仅让海洋生物感到不适。它们正在悄然重排海洋中产生大部分维持生命的植物物质的区域分布。研究显示，在这些高温时期，海洋食物网的发动机会从热带向两极移动，这对渔业、碳储存以及依赖海洋的沿海社区有重要影响。

海洋中被隐藏的生命引擎

在海洋食物网的底层是被称为浮游植物的微小漂浮植物群体。它们共同完成净初级生产（net primary production），即将阳光和营养物质转化为有机物的过程，这些有机物养活了从小鱼到鲸鱼的所有生物，同时有助于调节地球的碳循环。这种生产力分布并不均匀。沿海区域以及深层富营养水上涌到表层的地区尤其富饶，且许多此类区域与大型海洋生态系统重叠，这些繁忙的近海海域支持着几乎全部的全球渔获。

当海洋变热时会发生什么

海洋热浪是指表层海水比常年显著偏暖并持续较长时间的事件。作者利用1998至2018年的卫星记录和海洋再分析数据，将“普通”的偏暖期与真正的海洋热浪进行了比较。他们考察了温度、光照和营养如何共同改变海洋生产力，并将直接由温度引起的变化与由洋流、浮游生物群落或营养供应等其他因素驱动的变化区分开来。这种方法使他们不仅能看到生产力变化的幅度，还能识别出哪类过程对变化负责最多。

从热带向两极的全球倾斜

分析揭示了一个显著的模式。在海洋热浪期间，低纬度的热带和亚热带海域的生产力持续下降，而在高纬度以及许多沿海地区则有所上升。总体而言，低纬度海域损失了其典型生产力的4%到10%，而高纬度水域则增加了4%到21%。大型海洋生态系统的响应尤其强烈，其生产力异常几乎是全球平均值的两倍。这意味着，在极端增温事件期间，海洋的“绿带”活动会暂时向两极移位，重新分配那些在支持海洋食物网与渔业方面最有贡献的区域。

为何不同区域会做出相反反应

这种相反反应归结于基线条件的不同。热带和亚热带海域本就温暖、光照充足且长期营养匮乏。额外的表层增温往往会加强水体分层，切断自下而上的营养补给，稀释浮游植物群落并降低生产力。相比之下，高纬度和许多上升流区起始时较冷且营养丰富，但更受光照限制。在这些地方，驱动海洋热浪的相同天气格局往往也会使天空更晴朗并提高光照水平。由于营养相对充足，浮游植物能利用更明亮的环境，因此即使温度上升，生产力也可能保持稳定或增加。

当温度成为主导因素时

在普通的偏暖条件下，大多数年际间的生产力波动由与温度并不完全一致的过程主导，例如复杂的食物网转变。而在海洋热浪期间，这种平衡发生了变化。在全球近五分之四的海洋区域和大多数大型海洋生态系统中，生产力变化与表层海水的温度紧密相关。这并不意味着只有温度控制生物过程，但表明许多物理和生态响应随高温一起捆绑出现，使生态系统在应对变化时的灵活性降低。

这对未来海洋意味着什么

随着气候变化使海洋热浪更频繁、更持久且更强烈，海洋很可能会反复经历这样一些时期：营养匮乏的低纬度地区生产力被抑制，而较冷且富营养的高纬度地区生产力得到提升。这种新出现的倾斜对热带和亚热带地区带来担忧，这些地区的许多沿海社区已高度依赖海洋资源。该研究强调，为了理解和管理未来的海洋生态系统，科学家和政策制定者不仅必须考虑逐步的增温，还必须考虑那些可能暂时重排海洋主要生物活动区域的剧烈短期极端事件。

引用: Bian, C., Zhao, Z., Holbrook, N.J. et al. Marine heatwaves shift ocean net primary productivity from the tropics toward the poles. Nat Commun 17, 4624 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71238-w

关键词: 海洋热浪, 海洋生产力, 浮游植物, 气候变化, 大型海洋生态系统