为什么海草也会白化，它的内在机制是什么？

Why do seagrasses also whiten and what is its intrinsic mechanism?

2022年夏季，在地中海东部塞浦路斯岛科诺斯湾约10米深的海底，首次发现了波西多尼亚海草Posidonia oceanica出现了白化现象，出现了大面积的透明或白色区域，以往我们都关注珊瑚白化，为什么海草也会出现白化现象呢？

波西多尼亚海草是地中海特有的海洋维管植物，从沿岸到水深40米深的海域都有分布，它们不仅通过复杂的根茎网络稳定海底沉积物，减缓波浪和洋流对海岸线的侵蚀，还为众多海洋生物提供栖息地、育幼场和食物来源。

但是2022年发现的海草白化现象，立刻引起了警觉和重视，为了探究这一新发现的白化现象，来自意大利那不勒斯费德里科二世大学、萨萨里大学等组成国际研究团队，在2024年夏季至秋季对科诺斯湾的波西多尼亚草甸进行了系统性监测，揭示了这一白化现象的关键机制。

研究团队选择了科诺斯湾10米至30米深度范围内的五个不同水深梯度作为观测点，从2024年6月至10月进行了六次采样，每次采样时，潜水员会在每个深度收集5株直立的波西多尼亚枝条，并迅速运送至实验室进行分析。

图：研究区域🔽

绿色矩形框内表示暖边地中海地区塞浦路斯，以及更详细的研究区域。绿色方格框内表示采样区域康诺斯湾。

在实验室中，研究团队对每片叶子进行了细致的形态测量，包括叶片的长度和宽度、坏死区域长度、白化区域长度和健康绿色区域的长度，通过这些数据，计算出了光合作用有效面积、坏死面积、白化面积和总叶面积，此外，还对叶片的生理状态进行了分析，测定了叶绿素和类胡萝卜素等光合色素的含量。

同时，为了准确掌握海水温度变化，研究人员在10米、20米和30米深度部署了温度记录仪，每小时记录一次水温数据，这些数据被用于计算六个不同的温度指标，包括日最高温度、日平均温度、采样前一周的最高和平均温度，以及采样前两周的最高和平均温度。

监测数据揭示了一个清晰的现象，波西多尼亚海草的白化现象从6月开始出现，在夏季逐渐加剧，随着秋季水温下降又逐渐减轻，不同深度出现白化的时间存在明显差异，10米浅水区在6月底就已经出现显著白化，而30米深度的草甸直到8月底才达到相似的白化水平。

温度记录显示，实验期间10米、20米和30米的平均水温分别为27.42°C、25.66°C和22.82°C，呈现出显著的深度递减趋势，最高温度记录出现在10米深度的7月27日，达到29.95°C，而最低温度出现在30米深度的6月初，为19.62°C。

研究通过广义线性潜变量模型和广义线性混合模型等统计方法，发现白化现象与温度升高存在直接关联。统计分析表明，日最高温度与白化面积呈正相关关系，也就是说，水温越高，海草叶片白化的面积就越大。与此同时，光合色素含量的变化则与白化面积呈现相反关系，随着白化面积增加，叶绿素和类胡萝卜素含量明显下降，而当白化减轻时，色素含量又有所恢复。

不同深度出现白化的温度阈值各不相同，10米深度的时候，当温度从23.88°C升至25.23°C时开始白化；在20米深度水温超过23.93°C时出现白化；而在30米深度，21.5°C以上的温度就已经能够引发白化，这种差异反映了波西多尼亚海草在不同深度可能已经形成了局部的温度适应性。

不过，有一个比较好的发现就是，虽然高温导致叶片白化，但总叶面积却与温度呈正相关，温度越高，总叶面积越大，它们可能通过增加新叶片的生长来补偿白化造成的叶片损失，维持整体的光合生产能力。

研究还观察到，白化主要影响成熟叶片的远端部分，而叶片基部的生长区则保持相对健康。而且波西多尼亚叶片呈现从基部到尖端的生长模式，较老的细胞逐渐被新生细胞取代，这种生长特性有助于植物在面临环境压力时保持一定程度的持续生长能力。

通过对光合色素的测定发现，叶绿素和类胡萝卜素含量从6月到7月显著下降，8月达到最低点，随后在10月随着水温下降又逐渐回升，日最高温度与两种光合色素含量均呈显著负相关。温度每升高1°C，叶绿素含量下降约0.058 mg/g，而类胡萝卜素对温度的反应更为敏感，温度每升高1°C，含量下降约0.062 mg/g。

通过深度对两种色素的影响情况，发现叶绿素含量在各深度间没有显著差异，而类胡萝卜素在30米深度显著高于浅水区，这可能是因为深水区的海草需要更多的光保护色素来应对较弱的光照条件。

图：波西多尼亚海草Posidonia oceanica白化现象🔽

a) 被白化的叶片部分仍附着在草甸上；b) 白化草甸全景。照片拍摄于 2022 年夏季塞浦路斯，水深 10 米。

这项研究首次揭示了地中海波西多尼亚海草的白化现象与温度的关联，尽管白化现象令人担忧，但也有一些积极的信号，随着秋季水温下降，所有深度的白化面积都明显减少，表明波西多尼亚草甸具有较强的恢复潜力。特别是在较深的水域，白化程度始终低于浅水区，且恢复速度更快。

❓思考题：海草白化现象最可能与什么因素有关？

A.海水变冷
B.温度升高
C.鱼类啃食
D.营养盐变化

参考文献：Not only corals: seagrass bleaching in the eastern Mediterranean. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2025.179754