近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境实验室（LTO）、热带海洋环境与岛礁生态全国重点实验室詹海刚研究团队在海洋热浪影响全球浮游植物粒径结构方面取得新进展。研究成果以“Global Responses of Phytoplankton Size Structure to Marine Heatwaves”为题发表于国际期刊Global Biogeochemical Cycles。论文第一作者为副研究员詹伟康，通讯作者为研究员何庆友，合作者还包括研究员杜岩、研究员詹海刚、副研究员张莹、澳大利亚CSIRO首席科学家Ming Feng研究员等。

在全球变暖的背景下，海洋热浪正变得更加频繁和强烈，它们如同海洋的“高烧”，对海洋生态系统造成了灾难性冲击，包括大规模珊瑚白化、海藻林退化，以及从大型海洋动物到微小浮游生物的死亡等。浮游植物作为海洋食物网的基石，贡献了全球约一半的初级生产力，其变化牵动着整个海洋生态系统的命脉。过去，科学家们多关注海洋热浪如何影响浮游植物生物量（如叶绿素浓度），但对其粒径结构这一决定海洋食物网效率和碳输运能力的关键属性的影响仍知之甚少。尽管在某些特定海域有过相关报导，但在全球尺度上至今还未有系统研究。

基于长达25年（1998-2022）的卫星遥感数据，研究团队首次绘制出海洋热浪期间全球浮游植物粒径结构的响应图景。研究指出，占海洋面积大部分的中低纬度海域浮游植物群落呈显著“小型化”，而高纬度海域则趋向“大型化”（图1）。在热带海洋、东边界上升流区和中纬度过渡带等热点区域，海洋热浪显著提高了小型浮游植物的优势度。其核心机制在于，热浪期间受抑制的上升流或水平输送使得近表层营养盐供应骤减，扩大了更善于在贫瘠环境中生存的小型浮游植物的生存优势。与此相反，在光限制为主的高纬度海域，海洋热浪导致的混合层变浅，增加了光照条件，促进了需要更多能量的大粒径浮游植物生长。研究进一步指出，尽管中低纬度海域的浮游植物粒径结构对热浪干扰更为敏感，但其潜在的恢复时间相对更短，表现出更强的弹性，为预测海洋生态系统的抗干扰能力提供了新依据。

这项研究的突破性贡献在于，它将海洋热浪对浮游植物的影响评估，从“总量变化”推进到了更深的“结构重组”层面。这种粒径格局的剧变，将通过食物链产生放大效应，进一步影响全球渔业资源与碳循环。该研究同时警示，海洋热浪在海洋次表层往往更强、更持久，其对浮游植物群落的实际影响可能比卫星观测到的表层信号更为严峻。因此，未来海洋生态管理、渔业政策与全球碳循环评估，有必要将此类极端事件引发的生态结构级联效应纳入核心考量。

本研究由国家自然科学基金、国家重点研发计划项目、广东省自然科学基金和广州市科技计划项目等共同资助完成。

相关论文信息：Weikang Zhan., Ying Zhang, Qingyou He*, Ming Feng, Yan Du, Xinchen Shen, Yunchen Liu and Haigang Zhan, (2026). Global Responses of Phytoplankton Size Structure to Marine Heatwaves. Global Biogeochemical Cycles, 40, e2025GB008854.

原文链接：https://doi.org/10.1029/2025GB008854

图1 全球海洋热浪期间浮游植物粒径结构变化分布。(a) 1998-2022年热浪期间浮游植物粒径结构斜率(ξ)异常值的空间分布，仅显示过显著性检验的区域（t检验，p=0.05）。(b-d) 同 (a)，分别对应Fmicro、Fnano和Fpico的变化。Fmicro、Fnano和Fpico分别表示小型浮游植物、微型浮游植物和微微型浮游植物对总浮游植物碳含量的贡献比例。(e)ξ与(f)不同粒径级浮游植物优势度在热浪期间的纬向平均异常值。阴影区域表示各纬度经向方向上的一个标准差范围。(g) 中低纬度与高纬度海域，单位热浪强度对应的ξ平均变化量。