气候变化“颠覆”海洋生态，气候变化如何改变海洋“绿肺”的运作

马尾藻海是北大西洋的一个重要海域，浮游植物在这里扮演着关键角色。浮游植物不仅是海洋食物网的基础，还在全球生物地球化学循环中起着重要作用。然而，根据在马尾藻海进行的百慕大大西洋时间序列研究 (BATS) 33 年的数据，研究结果还表明，随着过去十年海洋迅速变暖，“表面混合层”（海洋表面湍流区域）的深度已经变浅，这正在改变浮游植物的垂直结构，这对海洋生态系统和全球碳循环有深远影响。

研究利用了33年的数据，揭示了浮游植物在不同季节和长期气候变化中的反应。在过去十年中，次表层浮游植物的生物量显著增加，而表层浮游植物的碳生物量变化不大。这表明次表层浮游植物对海洋变暖的响应更为敏感。这种差异反映了不同深度浮游植物对环境变化的适应机制。

这些发现强调了持续监测次表层浮游植物的重要性，因为卫星只能观测到表层浮游植物。未来的研究应关注次表层浮游植物的长期变化，以更全面地理解气候变化对海洋生态系统的影响。

参考文献：Viljoen, J.J., Sun, X. & Brewin, R.J.W. Climate variability shifts the vertical structure of phytoplankton in the Sargasso Sea. Nat. Clim. Chang., 2024 DOI: 10.1038/s41558-024-02136-6

一、浮游植物为什么会在海洋中上下移动？

浮游植物在海洋中上下移动，这个现象被称为垂直迁移，是一个非常有趣的生态现象。它们并不是被动的随着洋流漂流，而是有着自己独特的“旅行计划”。

许多浮游动物以浮游植物为食，为了躲避这些“天敌”，浮游植物会在白天潜入较深的水层，晚上再回到光照充足的表层。这样，它们既能进行光合作用，又能减少被捕食的风险。不同深度的海水营养物质含量不同，浮游植物通过垂直迁移，可以找到营养物质更丰富的区域，促进生长。 浮游植物可以通过调节细胞内的油滴、气泡等来改变自身的浮力，从而实现上下移动。

垂直迁移对海洋生态系统有什么影响？浮游植物通过光合作用吸收大气中的二氧化碳，并将其固定在有机物中。通过垂直迁移，它们将有机碳输送到深海，从而影响全球碳循环。浮游植物是海洋食物网的基础，它们的垂直迁移会影响以它们为食的浮游动物和鱼类的分布，进而影响整个海洋生态系统的结构和功能。浮游植物的垂直迁移促进了海洋不同水层之间的能量流动，维持了海洋生态系统的稳定。

气候变化对浮游植物垂直迁移也会有影响。海水温度升高会影响浮游植物的生理代谢，从而改变它们的垂直迁移行为。洋流的变化会改变营养物质的分布，进而影响浮游植物的垂直迁移。海洋酸化会影响浮游植物的生长和繁殖，从而改变它们的垂直迁移模式。

浮游植物的垂直迁移是一个复杂的生态过程，受到多种因素的影响。了解浮游植物的垂直迁移规律，对于我们深入理解海洋生态系统、评估气候变化对海洋生态系统的影响具有重要意义。

二、为什么次表层浮游植物对气候变化的响应比表层浮游植物更敏感？

次表层浮游植物对气候变化的响应比表层浮游植物更敏感，主要有以下几个原因：

• 光照和温度的影响：次表层浮游植物生活在光照较弱的环境中，因此对光照和温度变化更为敏感。气候变化导致海洋表层温度升高，影响了次表层的光照和温度条件，从而影响浮游植物的生长和分布。
• 营养物质的供应：次表层浮游植物依赖于从深层上升的营养物质。气候变化导致海洋分层加剧，减少了深层营养物质向次表层的输送，影响了次表层浮游植物的生长。
• 海洋环流的变化：气候变化影响海洋环流，改变了营养物质的分布和输送方式。次表层浮游植物对这些变化更为敏感，因为它们依赖于特定的环流模式来获取营养。
• 生态系统的复杂性：次表层浮游植物的生态系统更为复杂，受到多种因素的共同影响。气候变化可能通过多种途径影响次表层浮游植物的生长和分布。

这些因素共同作用，使得次表层浮游植物对气候变化的响应比表层浮游植物更为敏感。

三、这种垂直结构的变化对海洋生态有什么影响？

浮游植物垂直结构的变化对海洋食物网和全球碳循环有着深远的影响。

对海洋食物网有什么影响呢？浮游植物是海洋食物网的基础，它们的垂直分布变化会影响营养物质在不同海洋层次间的传递效率。次表层浮游植物的增加可能会改变营养物质的垂直传递路径，从而影响上层食物网的结构和功能。浮游植物种群的变化会影响海洋生物多样性。某些浮游植物种类的增加或减少可能会导致特定海洋生物的繁荣或衰退，从而改变整个生态系统的平衡。浮游植物的垂直结构变化可能会影响鱼类的觅食行为和栖息地选择，进而影响渔业资源的分布和可持续性。

对全球碳循环有什么影响呢？浮游植物通过光合作用吸收二氧化碳，并将其转化为有机碳。次表层浮游植物的增加可能会提高海洋对大气二氧化碳的吸收能力，从而影响全球碳循环。浮游植物死亡后会沉降到海底，成为有机碳的重要储存库。次表层浮游植物的增加可能会改变碳沉降的速率和模式，从而影响海洋碳储存的效率。浮游植物的变化也可能影响海洋酸化过程。次表层浮游植物的增加可能会改变海洋碳酸盐系统的平衡，从而影响海洋酸化的程度。

这些变化强调了持续监测和研究浮游植物垂直结构的重要性，以更好地理解气候变化对海洋生态系统和全球碳循环的综合影响。

四、思考

次表层浮游植物如何在不同的环境条件下调整其生理和代谢活动，以应对气候变化带来的挑战？

气候变化如何影响深层营养物质向次表层的输送？这种变化对浮游植物的生长和分布有何具体影响？

海洋环流的变化如何影响次表层浮游植物的分布和多样性？是否存在特定的环流模式对浮游植物的生长有显著影响？

次表层浮游植物的变化如何影响海洋碳循环？这种变化是否会对全球碳平衡产生长期影响？

浮游植物垂直结构的变化是否会引发海洋生态系统的反馈机制？这些反馈机制对浮游植物的长期演变有何影响？

这些有趣的问题旨在激发你的思考，助你更深入地理解，希望能为你带来新的启示和帮助~~~

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