全球海洋正在經(jīng)歷穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換、進(jìn)入大型藻類時代？每年暴漲13.4%

全球海洋正在變綠？每年暴漲13.4%的數(shù)據(jù)有點(diǎn)嚇人。
本文來源于海潮天下（Marine Biodiversity）

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整理 | 王海詩

出品 | 海潮天下

近年來，海洋中海藻的迅速擴(kuò)展引發(fā)了科學(xué)界的擔(dān)心。2025年12月7日發(fā)表在《自然通訊》（Nature Communications）期刊上的一篇標(biāo)題為《全球浮游藻類繁盛正在擴(kuò)展》的最新研究，分析了過去20年全球海洋的相關(guān)數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，海洋中的大型藻類（如馬尾藻、銅藻和束毛藻）以及微藻（如三角鞭毛藻和夜光藻等）的數(shù)量和分布都發(fā)生了顯著變化。該研究由佛羅里達(dá)大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院的胡傳民教授（Chuanmin Hu，根據(jù)音譯）及合作團(tuán)隊(duì)共同開展，氣候變暖和水體富營養(yǎng)化被認(rèn)為是導(dǎo)致這一現(xiàn)象的主要因素。

科學(xué)家們警告，這種海藻擴(kuò)展的趨勢可能意味著海洋生態(tài)系統(tǒng)正在經(jīng)歷一次根本性的“穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換”，這一變化對全球氣候、生態(tài)乃至經(jīng)濟(jì)活動都可能帶來深遠(yuǎn)的影響。

（圖文無關(guān)）某夜里海潮天下（Marine Biodiversity）小編在渤海海邊撿到的一把藻類。應(yīng)該是馬尾藻科的某種大型藻類。攝影 ?海潮天下（Marine Biodiversity）

海洋生態(tài)正悄然發(fā)生根本性變化

這項(xiàng)研究指出，從海藻的擴(kuò)展與變化來看，全球海洋中海藻數(shù)量的增加已經(jīng)不再是一個局部現(xiàn)象。

在對2003~2022年間120萬張衛(wèi)星圖像進(jìn)行分析之后，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，過去20年里，海洋中的大型藻類的面積以年均13.4%的速度增長；數(shù)據(jù)對比顯示，雖然像浮游植物這樣的微藻也在增加，但其年增長率僅為1%左右，遠(yuǎn)低于大型藻類的擴(kuò)張速度。

這些變化反映了全球氣候變暖和水體富營養(yǎng)化的加劇，尤其是自2010年以來，海洋溫度的升高為海藻的生長提供了有利條件。

根據(jù)研究，海藻的分布主要集中在熱帶和亞熱帶海域，覆蓋的總面積達(dá)到4380萬平方千米，占全球海洋表面積的12%。這些海藻帶廣泛分布在大西洋、太平洋和印度洋等主要海域，而在北極和南極海域則未能發(fā)現(xiàn)顯著的海藻繁盛現(xiàn)象。

科學(xué)家們在研究中明確指出，2010年后的全球海洋加速升溫、藻類爆發(fā)在時間上高度吻合。他們在大西洋和太平洋的不同藻類中觀察到了2008年、2011年和2012年等多個關(guān)鍵的時間節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)，標(biāo)志著生態(tài)系統(tǒng)跨過了某種臨界點(diǎn)。相比之下，傳統(tǒng)的浮游植物對環(huán)境變化的耐受力較弱，這使得大型藻類在競爭中占據(jù)了上風(fēng)。

▲上圖：全球海洋漂浮藻類（FA）的密度分布與主要類型。圖A展示了基于2003年至2022年MODIS衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)得出的漂浮藻類平均面密度，插圖顯示了其在三大洋的面積占比；根據(jù)地理位置和優(yōu)勢物種，全球海域被劃分為14個區(qū)域。圖B反映了對應(yīng)區(qū)域內(nèi)漂浮藻類的優(yōu)勢類型分布，插圖中的箱線圖進(jìn)一步揭示了不同藻類生長環(huán)境的海表溫度（SST）分布特征，其中中心線為中位數(shù)，箱體邊緣代表第25和第75百分位數(shù)。論文出處：Qi, L., Wang, M., Barnes, B.B. et al. （2025）

大型藻類的繁榮

大型藻類，包括馬尾藻（Sargassum）、銅藻（Sargassum horneri）和石莼（Ulva）等，通常在海面上形成浮動藻類帶，肉眼即可識別。

馬尾藻帶，尤其是位于大西洋的馬尾藻帶，已經(jīng)成為全球海洋中最大的一片浮游藻類帶，面積達(dá)1740萬平方千米。馬尾藻的迅速擴(kuò)展，跟海洋溫度的上升密切相關(guān)，溫暖的水域、富含營養(yǎng)物質(zhì)的海水，為它們生長提供了理想的環(huán)境。研究表明，馬尾藻的快速擴(kuò)展與氣候變化、洋流變化以及2010年后發(fā)生的生態(tài)轉(zhuǎn)折密切相關(guān)。

銅藻和石莼在西太平洋的擴(kuò)展，也受到了海洋溫度上升和水體富營養(yǎng)化的影響。尤其是沿海地區(qū)，農(nóng)業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖活動增加導(dǎo)致水體中的營養(yǎng)物質(zhì)濃度升高，這些因素都為大型藻類的生長提供了有利條件。

▲上圖：全球海洋漂浮藻類（FA）密度的十年際變化對比。圖中對比了2003-2012年（圖A）與2013-2022年（圖B）兩個階段全球漂浮藻類的密度分布。圖C與圖D分別揭示了過去二十年間微型藻類結(jié)垢與大型藻類毯豐度的變化趨勢：其中垂直細(xì)線表示月平均值，紅色陰影線展示了去季節(jié)性后的趨勢線及95%置信區(qū)間。標(biāo)注的Theil-Sen斜率、p值以及雙側(cè)Mann-Kendall檢驗(yàn)的Z統(tǒng)計(jì)量，從數(shù)據(jù)上證實(shí)了大型藻類增長的顯著性。論文出處：Qi, L., Wang, M., Barnes, B.B. et al. （2025）

微藻也在擴(kuò)展

與此同時，微藻的分布也發(fā)生了明顯變化。

三角鞭毛藻（Trichodesmium）和夜光藻（Noctiluca）等微藻，改變了浮力、或依賴鞭毛運(yùn)動，形成浮在海面上的薄膜或浮沫，這些微藻在全球熱帶和亞熱帶海域呈現(xiàn)出擴(kuò)展的趨勢。三角鞭毛藻的分布已覆蓋超過2060萬平方千米的海域，主要分布在印度洋和太平洋的熱帶區(qū)域。與此同時，夜光藻等浮游藻類在阿拉伯海和孟加拉灣的爆發(fā)，也與海洋溫度升高和水層分層化有關(guān)。

盡管微藻的年均增長速度相對較慢，但其在多個海域的擴(kuò)展趨勢不容忽視。尤其是三角鞭毛藻，受益于鐵元素的供應(yīng)，這些區(qū)域的火山灰、沙塵等自然物質(zhì)為其提供了必要的養(yǎng)分。而夜光藻則傾向于在富含氨和尿素的水域中繁生，能夠適應(yīng)水體溫暖和富含營養(yǎng)物質(zhì)的環(huán)境，從而在多個海域形成了大量的浮游層。

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(圖文無關(guān)) 生物形態(tài)、習(xí)性與棲息環(huán)境經(jīng)常是一種協(xié)同的適應(yīng)進(jìn)化關(guān)系。比如，▲上圖：水草偽裝高手——裸躄魚（學(xué)名：Histrio histrio）。它也被稱為“馬尾藻魚”。它是一種巧妙的偽裝大師，它的身體形態(tài)、顏色和質(zhì)地與漂浮的馬尾藻（Sargassum）極為相似（傳說中的擬態(tài)適應(yīng)是也），使其能在海藻叢中悄然潛伏，伺機(jī)捕食毫無戒心的獵物。這種魚主要生活在熱帶和亞熱帶海域的開放海洋中，常隨洋流漂流，是馬尾藻生態(tài)系統(tǒng)的重要成員。攝影：Art Howard/Ross 等，圖片來源：NOAA-OE, HBOI。

海洋生態(tài)的“穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換”

海藻分布的變化，跟氣候變暖和水體富營養(yǎng)化是密切相關(guān)的。

隨著全球氣溫的上升，海洋表層水溫持續(xù)升高，海水中的營養(yǎng)物質(zhì)（如氮、磷）含量也隨之增加，這為海藻的繁殖提供了理想的條件。尤其是在熱帶和亞熱帶地區(qū)，溫暖的水溫和富含營養(yǎng)的海水為海藻的生長創(chuàng)造了有利環(huán)境。

與此同時，人類活動，特別是農(nóng)業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖的擴(kuò)張，也導(dǎo)致了海洋富營養(yǎng)化現(xiàn)象的加劇。農(nóng)業(yè)排放的化肥和污水排放，使得海水中的氮、磷等養(yǎng)分超標(biāo)，為海藻的生長提供了過多的養(yǎng)分。這些富營養(yǎng)化的海水成為了微藻和大型藻類的“溫床”，加速了海藻數(shù)量的增加。

隨著海洋中大型藻類的擴(kuò)展，科學(xué)家們提出，海洋生態(tài)系統(tǒng)可能正發(fā)生一種“穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換”。這種轉(zhuǎn)變意味著，海洋生態(tài)系統(tǒng)正從一個以微藻為主導(dǎo)的狀態(tài)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐源笮驮孱悶橹鲗?dǎo)的生態(tài)格局。這種變化不僅影響到海洋的光照條件和二氧化碳吸收能力，還可能對海洋生物群落、碳循環(huán)以及全球氣候產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

例如，大型藻類的快速增長將改變海洋表層的光照條件，這可能會影響海洋中的光合作用效率，進(jìn)而影響海洋生物的生存環(huán)境。同時，海藻的爆發(fā)性增長可能會改變海洋的碳封存能力，對全球碳循環(huán)產(chǎn)生重要影響。此外，大型藻類的擴(kuò)展還可能改變漁業(yè)資源的分布和豐度，進(jìn)而影響沿海經(jīng)濟(jì)和旅游業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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（圖文無關(guān)）上圖中有一個馬尾藻海（Sargasso Sea），是一個非常獨(dú)特的地理存在。位于北大西洋中部，百慕大群島就在它的西部邊緣。它不是由陸地包圍的，而是由四股強(qiáng)大的環(huán)流（如墨西哥灣暖流等）圍成的一個順時針旋轉(zhuǎn)的巨大水域。你可以把它想象成大西洋中心一個相對平靜的“大漩渦”，面積約有美國領(lǐng)土的三分之二那么大。在2008年以前，馬尾藻海幾乎是全球唯一能觀察到大規(guī)模馬尾藻集聚的地方，因此該海域一直被視為大型漂浮藻類的典型棲息地。但是后來，馬尾藻已經(jīng)打破了原有的地理邊界。2008年是一個轉(zhuǎn)折點(diǎn)。上圖出自一個地球儀（出處：ISBN 978-7-5030-2697-3/K·295 GS（2012）1091號）

感興趣的“海潮天下”（Marine Biodiversity）讀者可以參看發(fā)表在Nature Communication上面的這項(xiàng)研究的全文：

Qi, L., Wang, M., Barnes, B. B., Capone, D. G., Goes, J. I., Carpenter, E. J., ... & Hu, C. (2025). Global floating algae blooms are expanding. Nature Communications. https://doi.org/10.1038/s41467-025-66822-5

01

穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換（Regime Shift）

穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換（Regime Shift）是生態(tài)學(xué)中的一個重要概念，指的是生態(tài)系統(tǒng)在長期變化過程中，由原本的穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€新的、不同的穩(wěn)定狀態(tài)。這種轉(zhuǎn)變通常伴隨著顯著的結(jié)構(gòu)和功能變化，且一旦發(fā)生，生態(tài)系統(tǒng)可能會很難回到原來的狀態(tài)。穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換通常是由外部環(huán)境變化（如氣候變化、污染、棲息地喪失等）引起的，并且常常會對生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性、生產(chǎn)力以及生態(tài)服務(wù)功能產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換通常表現(xiàn)在物種組成、食物鏈結(jié)構(gòu)、營養(yǎng)循環(huán)等方面的根本性變化。近年來，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，海洋中的一些地區(qū)正經(jīng)歷著由微藻為主的生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐源笮驮孱悾ㄈ绾АⅠR尾藻等）為主的生態(tài)系統(tǒng)。這一過程被視為海洋生態(tài)系統(tǒng)中的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換。

02

海洋碳封存（Marine Carbon Sequestration）

海洋碳封存（Marine Carbon Sequestration）是指海洋生態(tài)系統(tǒng)通過物理、化學(xué)和生物過程，將大氣中的二氧化碳（CO?）轉(zhuǎn)移到海洋中，并以不同形式長期儲存的過程。海洋在全球碳循環(huán)中起著至關(guān)重要的作用，約吸收了人類活動排放的四分之一的二氧化碳。海洋碳封存的主要途徑包括：浮游植物在光合作用下，吸收二氧化碳并將其轉(zhuǎn)化為有機(jī)物；海洋生物死亡后，碳經(jīng)食物鏈傳遞、并最終沉積到海底；以及海水與大氣間的氣體交換作用，使二氧化碳溶解在海水中。這一過程不僅幫助減緩氣候變化，還對維持海洋生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和生物多樣性具有重要意義。

比如現(xiàn)在大家經(jīng)常講的藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)（Blue Carbon Ecosystems），特別是海草床和紅樹林。這些生態(tài)系統(tǒng)是全球碳封存的關(guān)鍵角色，具有非常高的碳儲存能力。海草床位于淺海區(qū)域，能有效捕捉二氧化碳，并將其存儲在海床沉積物中，碳儲存效率遠(yuǎn)高于陸地生態(tài)系統(tǒng)；紅樹林的根系將碳儲存在濕地的沉積物中，形成長期穩(wěn)定的碳庫。

▲上圖：卡塔爾的紅樹林生態(tài)系統(tǒng)。?攝影：王敏幹（John MK Wong） | 海潮天下（Marine Biodiversity）

03

大西洋馬尾藻帶（Great Atlantic Sargassum Belt）

大西洋馬尾藻帶是目前地球上規(guī)模最大的漂浮藻類群落，形成于西非海岸與墨西哥灣之間的廣闊海域，其長度一度超過8000公里！這種巨大的生態(tài)奇觀主要由馬尾藻構(gòu)成，它們不依附于海底，而是依靠充氣的氣囊，成片的漂浮在了海面上，由于其規(guī)模巨大，在太空中清晰可見。雖然它為海龜、魚類等海洋生物提供了重要的棲息場所，但近年來在氣候變暖和營養(yǎng)鹽污染的推波助瀾下，馬尾藻帶的過度擴(kuò)張已成為一種全球性環(huán)境挑戰(zhàn)，沖向岸灘后的腐爛過程會破壞旅游景觀，威脅近岸生態(tài)系統(tǒng)。

上圖：馬尾藻在海面綿延數(shù)英里。這些漂浮的海藻團(tuán)塊，在墨西哥灣暖流帶來的強(qiáng)風(fēng)和海浪作用下聚集在一起，形成長長的帶狀分布。照片由美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）的海洋探索項(xiàng)目于2002年8月9日拍攝。

(圖文無關(guān)) ▲上圖：渤海灣某海邊被浪打上來的一些大型藻類。攝影 ?海潮天下（Marine Biodiversity）

一如既往的，我們來思考幾個問題，拓展一下思路。

Q1、科學(xué)家觀察到的“少藻向多藻”的轉(zhuǎn)變，雖然在短期內(nèi)增加了局部海域的生物量，但它實(shí)際上打破了數(shù)萬年來形成的海洋能量平衡。你覺得，當(dāng)這種宏觀尺度上的生態(tài)位搶占發(fā)生后，原本占據(jù)主導(dǎo)地位的微藻和珊瑚礁系統(tǒng)是否還有生存空間？這種“爆發(fā)式增長”帶來的繁榮，是否隱藏著深層生態(tài)功能徹底喪失的危機(jī)？一個國家的農(nóng)業(yè)徑流（化肥污染）可能導(dǎo)致數(shù)千公里外另一國家的旅游業(yè)受損。在當(dāng)前的國際政治架構(gòu)下，如果海洋的底層邏輯已經(jīng)發(fā)生了“穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換”，那么當(dāng)前現(xiàn)有的各自為政的環(huán)境治理模式，是否落后于海洋生態(tài)變化的腳步了呢？

Q2、海洋里面的大型藻類爆發(fā)，你覺得，會成為減緩全球變暖的“碳匯助攻”，還是加速變暖的“暗物質(zhì)”呢？海藻在光合作用下能夠固碳是常識，但這項(xiàng)研究揭示了硬幣的另一面——大面積覆蓋的藻類會改變海洋對陽光的反射率（反照率），并降低海洋上層水的穩(wěn)定性。如果藻類在吸收二氧化碳的同時，通過物理方式讓海洋吸收了更多的熱量，甚至在腐爛時釋放出溫室氣體，那么它對氣候治理的最終貢獻(xiàn)究竟是正值、還是負(fù)值呢？

Q3、再想遠(yuǎn)一點(diǎn)。大家知道前幾天，《海洋生物多樣性協(xié)定》（BBNJ協(xié)定）生效了。提個問題：如何在BBNJ框架下公正地處理“海洋環(huán)境工程”與藻類爆發(fā)的利益沖突？因?yàn)殡S著大型藻類暴增，可能會有商業(yè)公司以后會想著收割公海海藻用于“碳捕捉”或生物能源。那么，在BBNJ關(guān)于“惠益分享”的規(guī)則下，這種利用公海漂浮資源、并獲取商業(yè)利益的行為，是否需要向國際社會補(bǔ)償呢？涉及到這一點(diǎn)的時候，該如何根據(jù)BBNJ的規(guī)定進(jìn)行嚴(yán)格的環(huán)境影響評價（EIA）？

Q4、在BBNJ的背景下，這種漂浮的大型藻類，你覺得究竟應(yīng)被視為一種受保護(hù)的“公海資源”呢，還是應(yīng)被治理的“跨界污染”？

Q5、針對這種“移動的生態(tài)系統(tǒng)”，現(xiàn)有的“區(qū)劃管理工具”（ABMTs）是否還有效？BBNJ的核心，是設(shè)立公海保護(hù)區(qū)來保護(hù)生物多樣性，但畢竟馬尾藻帶和“穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換”后的藻類群落是隨洋流大規(guī)模、長距離移動的。靜不逮動。如果海洋保護(hù)區(qū)的邊界是靜止的，而受保護(hù)的生態(tài)對象是跨洋流動的，那么，是否有需要建立一種全新的、隨藻類動態(tài)漂移的“流動保護(hù)區(qū)”管理模式呢？

本文參考資料

https://doi.org/10.1038/s41467-025-66822-5

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資訊源 | Qi, L., Wang, M., Barnes, B.B. et al.(2025)

文 | 王海詩

排版 | 盧曉雨

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