近日，南方科技大学副教授姚炜琪团队在古新世-始新世极热事件海洋鱼类生产力研究中取得进展，相关研究成果发表于《自然—通讯》。

海洋生产力是全球碳循环的重要组成部分，也直接影响鱼类等海洋生物的生存和渔业资源。约5600万年前的古新世-始新世极热事件（PETM）是新生代最著名的全球快速变暖事件之一。大量轻碳在这一时期快速进入海气系统，引发全球气温显著升高，并持续了数万年至十万年尺度。

因此，科学家们希望从这一远古暖期寻找答案：气候持续变暖背景下，海洋生态系统在更长时间尺度上究竟会如何响应？

为回答这一问题，研究团队选择了一类特殊的化石——鱼石，重建PETM时期的鱼类生产力演变。鱼石是保存在海洋沉积物中的鱼类微体化石，主要包括鱼牙等微小硬组织。由于鱼类牙齿在生长和更替过程中会不断脱落并沉降至海底，因此鱼牙累积速率可以用来反映过去鱼类生产力的变化。

研究示意图。南方科技大学供图

研究人员发现PETM期间多个海域的鱼牙累积速率提高了一个数量级，其中东赤道太平洋、北太平洋和北大西洋的响应尤为显著。与此同时，鱼牙的大小和类型并未发生显著变化，说明鱼类群落的基本组成总体保持稳定，未出现大规模的群落替代或短暂的“异常鱼群”。这表明，PETM期间鱼牙累积速率增加，远洋鱼类生产力提升。

研究团队认为，鱼类生产力提升的原因，可能与海洋输出生产力密切相关。海洋表层浮游植物通过光合作用固定二氧化碳，形成的部分有机碳通过颗粒沉降等过程输出至海洋内部，为更高营养级生物提供重要能量。研究发现，全球多个海域的输出生产力与鱼类生产力均在PETM期间出现1至2次明显峰值，整体变化趋势以及时空格局高度一致。综合全球数据进一步发现，二者之间存在显著正相关关系。这表明，PETM期间增强的海洋碳输出，很可能增加了中等营养级远洋鱼类的食物供给，从而支撑了鱼类生产力的提高。

根据现代海洋观测结果，海洋上层水体升温通常会增强分层，使深层富含营养盐的海水更难进入表层，这正是全球变暖导致部分低纬海域生产力下降的重要原因之一。那么，为什么PETM期间海洋生产力不降反升？团队进一步研究发现，在持续增温的长时间尺度上，陆地风化增强带来的外源磷输入是维持甚至提升海洋生产力的重要因素。

该研究表明，全球变暖对海洋生产力的影响高度依赖时间尺度。在十年至百年的短时间尺度上，人类活动导致的快速升温能够迅速增强海洋分层，而大陆风化、营养元素再分配等过程尚未充分响应，海洋生产力因此受到抑制；而在千年甚至更长的时间尺度上，全球持续变暖加强大陆风化和营养盐输入，逐渐抵消甚至超过海洋分层增强带来的限制作用，使海洋生产力逐渐恢复甚至增加。这意味着，根据现代海洋观测到的海洋生产力下降趋势，未必代表更长时间尺度上的最终状态。

相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41467-026-77863-9