近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境与岛礁生态全国重点实验室海洋动力热力过程及其环境效应研究团队在海洋热浪生态效应研究方面取得重要进展。相关研究成果以“Unexpected Ecological Vulnerability in Tropical Pacific Heatwave Refuge”为题发表于国际知名学术期刊 Global Change Biology（IF=12.5）。论文第一作者为中国科学院南海海洋研究所副研究员詹伟康，通讯作者为研究员詹海刚和研究员何庆友，合作者包括副研究员张莹。

海洋热浪是指海表温度异常偏暖且持续数天至数月的极端高温事件。在全球变暖的背景下，此类事件的发生频率和强度持续增加，对海洋生态系统造成了从浮游植物到顶级捕食者的跨营养级冲击。浮游植物作为海洋食物网的基础，通过光合作用支撑着海洋绝大部分初级生产力，其变化会通过级联效应深刻影响渔业资源和海洋碳汇。赤道中西太平洋此前一直被认为受海洋热浪影响轻微。该区域年均热浪天数仅22天，平均强度仅1.2°C，远低于全球大多数海域，因此被视为海洋热浪的“避风港”（图1a，c）。

研究团队利用1998至2024年的卫星观测数据，并结合BGC-Argo和TAO/TRITON锚系浮标的长期现场观测，系统评估了全球各海域浮游植物对热浪的响应强度。研究定义了一个“浮游植物敏感性指数”（PSI），用以量化单位热浪强度（每1°C海表温度异常）所引发的表层叶绿素浓度相对变化率。结果显示，赤道中西太平洋的PSI高达约-50%/°C，显著高于东边界上升流区等传统认知中的生态敏感海域（图1b，d）。这意味着，当热浪导致海水升温1°C时，这片海域近表层的浮游植物生物量将锐减一半，而同等升温幅度在其它海域引发的响应幅度要小得多。出乎意料地，这片“避风港”反而是全球浮游植物对海洋热浪响应最敏感的区域。

为什么热浪发生频率和强度都低的地方，浮游植物响应反而最剧烈？针对这一悖论，研究团队通过多源观测数据揭示了其潜在物理-生化耦合机制。关键结论是：热浪期间，浮游植物的水平与垂向营养盐供给通道同时受到抑制，二者叠加效应导致了表层叶绿素浓度的剧烈下降。赤道太平洋东部存在一条高营养盐海水向西输送的传送带，维持着中西太平洋浮游植物的生长。但热浪期间，东向的流场异常削弱了这条西向传送带，使纬向营养盐输送率减少了约72%。与此同时，热浪伴随的强降水使表层海水盐度显著降低（图2）。盐度层化作用使混合层变浅（约20m），叠加上层海水的增温效应，导致了更强的垂向层化结构，阻挡了深层营养盐向上补给。水平与垂直两条营养供给通道同时受限，共同导致了表层浮游植物的急剧减少（图3）。

不同于表层的是，次表层浮游植物在热浪期间反而出现了显著的增长。BGC-Argo观测数据显示，热浪期间该海域海洋次表层存在明显的温度负异常，指示温跃层抬升，这一过程改善了混合层底部的营养盐可获得性（图2）。同时，表层浮游植物锐减大幅削弱了水体自遮蔽效应，使更多阳光能够穿透至深层，真光层平均深度加深约25m（图2）。两者协同作用下，混合层底部至真光层底部之间形成了一个适宜浮游植物生长的窗口，使热浪期间次表层叶绿素浓度显著上升（图3）。

这一发现的影响远不止于浮游植物本身。赤道中西太平洋是全球最大的热带金枪鱼渔场所在地，其渔获量可占全球金枪鱼总捕捞量的50%以上。浮游植物是海洋食物网的基础，其生物量的急剧减少及向小型化的群落结构转变，会从根本上降低食物网的能量传递效率，并沿营养级逐级放大。值得注意的是，已有研究表明该海域50-300m深处的次表层热浪强度约为表层的5倍，而该深度范围恰是鲣鱼和黄鳍金枪鱼等经济鱼类的关键觅食栖息地。表层浮游植物减少与次表层热浪叠加的双重压力，可能通过压缩适宜栖息地、改变饵料可获得性等途径，对赤道太平洋金枪鱼资源产生深远影响。

该研究获国家自然科学基金、广东省自然科学基金及广东省重点人才等项目联合资助。

论文信息：Weikang Zhan, Ying Zhang, Haigang Zhan* and Qingyou He* (2026). Unexpected Ecological Vulnerability in Tropical Pacific Heatwave Refuge. Global Change Biology, 32, 8: e71065.

原文链接：https://doi.org/10.1111/gcb.71065

图1 （a）海洋热浪年均发生天数及（b）浮游植物响应海洋热浪的敏感性指数（PSI）空间分布特征。白色方框指代赤道中西太平洋海域（WCP）。（c）全球热浪平均强度与年均发生天数散点分布图，其中白色点为WCP海域平均值。（d）全球热浪平均强度与PSI散点分布图。

图2 赤道中西太平洋（WCP）BGC-Argo与TAO/TRITON浮标的次表层观测。(a) BGC-Argo（编号：5906238）轨迹，叠加在海洋热浪期间平均近表层叶绿素浓度（CHL）异常场之上。轨迹中的红色圆点表示BGC-Argo经过时有发生海洋热浪的位置。黄色方框标示了两个TAO/TRITON站点（TAO-2n180w和TAO-0n180w）的位置。(b-e) BGC-Argo观测的温度（Temp）、盐度（Sal）、叶绿素（CHL）和颗粒后向散射系数（BBP）剖面。黑色实线表示混合层深度（MLD），青色线为卫星观测的真光层深度（Zeu）。红色和灰色圆点分别代表WCP内海洋热浪和非海洋热浪的位置。(f) TAO-2n180w站位观测的温度异常

图3 赤道中西太平洋（WCP）浮游植物响应海洋热浪示意图。