在国家自然科学基金、广东省自然科学基金等项目资助下，中国科学院南海海洋研究所研究员詹海刚/何庆友团队在海洋热浪生态效应研究方面取得重要进展。相关成果近日发表于《全球变化生物学》（Global Change Biology）。

海洋热浪指海表温度异常偏暖且持续数天至数月的极端高温事件。全球变暖背景下，此类事件频率和强度持续增加，已对海洋生态系统造成从浮游植物到顶级捕食者的跨营养级冲击。浮游植物作为海洋食物网基础，通过光合作用支撑绝大部分海洋初级生产力，其变化可通过级联效应深刻影响渔业资源和海洋碳汇。赤道中西太平洋此前被认为受海洋热浪影响轻微——该区域年均热浪天数仅22天，平均强度仅1.2°C，远低于全球大多数海域，故被视为海洋热浪的“避风港”。

赤道中西太平洋（WCP）浮游植物响应海洋热浪示意图。研究团队供图

研究团队利用1998-2024年卫星观测数据，结合BGC-Argo浮标及TAO/TRITON锚系浮标的长期现场观测，系统评估了全球各海域浮游植物对热浪的响应强度。团队定义“浮游植物敏感性指数”（PSI），用以量化单位热浪强度（每1°C海表温度异常）所引发的表层叶绿素浓度相对变化率。结果显示，赤道中西太平洋PSI高达约-50%/°C，显著高于东边界上升流区等传统认知中的生态敏感海域。这意味着，当热浪致海水升温1°C时，该海域近表层浮游植物生物量将锐减一半，而同等升温幅度在其他海域引发的响应幅度小得多。出乎意料的是，这片“避风港”实为全球浮游植物对海洋热浪响应最敏感的区域。

为何热浪频率和强度均低的海域，浮游植物响应反而最剧烈？针对这一悖论，研究团队通过多源观测数据揭示了其物理-生化耦合机制。关键结论为：热浪期间，浮游植物的水平与垂向营养盐供给通道同时受阻，二者叠加效应导致表层叶绿素浓度剧烈下降。赤道太平洋东部存在一条高营养盐海水向西输送的“传送带”，维持着中西太平洋浮游植物的生长。但热浪期间，东向流场异常削弱了该西向输送，使纬向营养盐输送率减少约72%。与此同时，热浪伴随的强降水使表层海水盐度显著降低；盐度层化致使混合层变浅（约20米），叠加上层海水增温效应，形成更强垂向层化结构，阻碍深层营养盐向上补给。水平与垂直两条供给通道同时受限，共同导致表层浮游植物急剧减少。

与表层不同，次表层浮游植物在热浪期间反而显著增长。BGC-Argo观测显示，热浪期间该海域次表层存在明显温度负异常，指示温跃层抬升，改善了混合层底部的营养盐可获得性。同时，表层浮游植物锐减大幅削弱水体自遮蔽效应，使更多阳光透射至深层，真光层平均深度加深约25米。两者协同作用下，混合层底部至真光层底部之间形成适宜浮游植物生长的窗口，使次表层叶绿素浓度显著上升。

论文第一作者、中国科学院南海海洋研究所副研究员詹伟康介绍，这一发现的影响远不止于浮游植物本身。赤道中西太平洋是全球最大热带金枪鱼渔场，渔获量占全球金枪鱼总捕捞量的50%以上。浮游植物作为食物网基础，其生物量急剧减少及群落结构向小型化转变，会从根本上降低食物网能量传递效率，并沿营养级逐级放大。

值得注意的是，已有研究表明该海域50～300米深处的次表层热浪强度约为表层的5倍，而该深度范围恰是鲣鱼和黄鳍金枪鱼等经济鱼类的重要觅食栖息地。表层浮游植物减少与次表层热浪叠加的双重压力，可能通过压缩适宜栖息地、改变饵料可获得性等途径，对赤道太平洋金枪鱼资源产生深远影响。

相关论文信息：https://doi.org/10.1111/gcb.71065