全球海洋浮游植物向极地迁移？什么原因导致的呢？

浮游植物的丰度通常通过测量叶绿素a浓度来评估，叶绿素a浓度低会导致水体呈蓝色，而叶绿素a浓度高则会导致水体呈绿色，这些颜色也反映了浮游植物空间分布格局，近日，Science一项新的研究揭示了全球海洋叶绿素浓度在过去二十年间的空间变化情况，发现高纬度海域越来越绿，而中低纬度海域越来越蓝，是什么原因导致的呢？

杜克大学和佐治亚理工学院的研究团队利用NASA Aqua卫星上搭载的中分辨率成像光谱仪2003-2022年间收集的海洋颜色数据，系统分析了全球海洋叶绿素浓度的长期变化趋势。

研究结果显示，全球海洋表面叶绿素浓度呈现出明显的纬度梯度变化，在亚极地地区（40°-60°），平均叶绿素浓度为0.38 mg/m³，而中纬度(10°-30°)寡营养海域的平均值为0.074 mg/m³，热带地区(0°-10°)由于强上升流促进了浮游植物生长，平均叶绿素浓度也相对较高为0.14 mg/m³，但也小于亚极地地区。

不同纬度带的叶绿素浓度呈现出截然不同的变化趋势，在北半球亚热带地区（20°N-40°N），叶绿素浓度以每年0.55%的速度显著下降；而在南北半球的高纬度区域叶绿素浓度则呈现上升趋势，其中北半球亚极地地区(40°N-60°N)叶绿素浓度以每年0.28%的速度增加，南半球亚极地地区（40°S-60°S）叶绿素浓度以每年0.44%的速度增加；而北极地区（66°N-80°N）的叶绿素增加速率高达每年1.99%，是所有区域中最显著的。

研究团队借用经济学中常用的洛伦兹曲线和基尼指数，将每个2°纬度带视为“收入群体”，叶绿素总量作为“财富”，来量化叶绿素浓度分布的纬度差异，分析发现，北半球的叶绿素分布不平等程度在过去二十年间以每年0.20%的速度显著增加，呈现出“富者愈富，贫者愈贫”的分化现象，原本叶绿素浓度高的极地海域变得更绿，而原本贫瘠的亚热带海域变得更蓝。相比之下，南半球的不平等趋势虽然也存在，但未达到统计显著水平。

图：2°分辨率地表叶绿素的全球分布和纬度趋势

( A ) 2003–2022 年南北 60° 之间以及 60° 以北地区（2003–2020 年）的气候平均值。沿海地区和南北 60° 以南地区除外。( B ) 气候平均值中值（粗线）以及第 10 和第 90 分位数（细线）随纬度的变化。( C ) 气候平均值 Sen 斜率，其中 Mann-Kendall (MK) 检验显著性（° P < 0.1、* P < 0.05、** P < 0.01、*** P < 0.001）表示。颜色代表R 2（判定系数）值。

为了揭示这些变化背后的驱动机制，研究团队进一步分析了海表温度、混合层深度、光合有效辐射和风速四个关键环境因素的变化趋势，综合比较后，研究人员发现海表温度的变化与叶绿素浓度的变化关系最为密切。

在北半球亚极地海域，叶绿素浓度的增加主要发生在10月至次年2月，这与同期观测到的海表温度升高、混合层变浅以及光合有效辐射增加相一致，这些环境因素的变化减轻了光照限制，延长了浮游植物的生长季节，尤其是在秋季和冬季水华期间。高纬度海域的变暖减少了海冰覆盖，使得更多阳光透入海水，同时混合层的变浅让浮游植物能够停留在光照充足的表层更长时间。

而在北半球亚热带海域，全年普遍观测到叶绿素下降与海水变暖同时发生，全年叶绿素浓度以每年0.75±0.25%的速度下降，同时79.2%的网格显示出全年海表温度显著升高。这一现象与百慕大大西洋站（BATS）的现场观测结果一致，在营养贫乏的亚热带环流区域，海水温度升高导致水体分层加剧，减少了深层营养盐向表层的输送，从而限制了浮游植物的生长。

南半球的变化模式则较为复杂，部分原因是南大洋普遍存在的铁限制影响了浮游植物的生物量，虽然南半球亚极地海域在4-8月间也观测到叶绿素增加，但趋势不如北半球明显，且与各环境因素的关系也不那么明确。

这项研究系统揭示了全球海洋正在经历浮游植物北移现象，浮游植物作为海洋生态系统基础，也反映了全球变暖背景下海洋生态系统的动态变化，这些变化对海洋生物资源的空间格局也可能会产生影响。

❓思考题：根据最新研究，过去20年哪个区域的海洋颜色变绿最明显？

A.赤道附近的热带海域
B.北半球亚热带海域
C.北极海域
D.南太平洋中部

参考文献：Haipeng Zhao et al，Greener green and bluer blue: Ocean poleward greening over the past two decades.Science388,1337-1340(2025).DOI:10.1126/science.adr9715