近日，中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環境實驗室（LTO）、熱帶海洋環境與島礁生態全國重點實驗室詹海剛研究團隊在海洋熱浪影響全球浮游植物粒徑結構方面取得新進展。研究成果以“Global Responses of Phytoplankton Size Structure to Marine Heatwaves”為題發表于國際期刊Global Biogeochemical Cycles。論文第一作者為副研究員詹偉康，通訊作者為研究員何慶友，合作者還包括研究員杜巖、研究員詹海剛、副研究員張瑩、澳大利亞CSIRO首席科學家Ming Feng研究員等。

在全球變暖的背景下，海洋熱浪正變得更加頻繁和強烈，它們如同海洋的“高燒”，對海洋生態系統造成了災難性沖擊，包括大規模珊瑚白化、海藻林退化，以及從大型海洋動物到微小浮游生物的死亡等。浮游植物作為海洋食物網的基石，貢獻了全球約一半的初級生產力，其變化牽動著整個海洋生態系統的命脈。過去，科學家們多關注海洋熱浪如何影響浮游植物生物量（如葉綠素濃度），但對其粒徑結構這一決定海洋食物網效率和碳輸運能力的關鍵屬性的影響仍知之甚少。盡管在某些特定海域有過相關報導，但在全球尺度上至今還未有系統研究。

基于長達25年（1998-2022）的衛星遙感數據，研究團隊首次繪制出海洋熱浪期間全球浮游植物粒徑結構的響應圖景。研究指出，占海洋面積大部分的中低緯度海域浮游植物群落呈顯著“小型化”，而高緯度海域則趨向“大型化”（圖1）。在熱帶海洋、東邊界上升流區和中緯度過渡帶等熱點區域，海洋熱浪顯著提高了小型浮游植物的優勢度。其核心機制在于，熱浪期間受抑制的上升流或水平輸送使得近表層營養鹽供應驟減，擴大了更善于在貧瘠環境中生存的小型浮游植物的生存優勢。與此相反，在光限制為主的高緯度海域，海洋熱浪導致的混合層變淺，增加了光照條件，促進了需要更多能量的大粒徑浮游植物生長。研究進一步指出，盡管中低緯度海域的浮游植物粒徑結構對熱浪干擾更為敏感，但其潛在的恢復時間相對更短，表現出更強的彈性，為預測海洋生態系統的抗干擾能力提供了新依據。

這項研究的突破性貢獻在于，它將海洋熱浪對浮游植物的影響評估，從“總量變化”推進到了更深的“結構重組”層面。這種粒徑格局的劇變，將通過食物鏈產生放大效應，進一步影響全球漁業資源與碳循環。該研究同時警示，海洋熱浪在海洋次表層往往更強、更持久，其對浮游植物群落的實際影響可能比衛星觀測到的表層信號更為嚴峻。因此，未來海洋生態管理、漁業政策與全球碳循環評估，有必要將此類極端事件引發的生態結構級聯效應納入核心考量。

本研究由國家自然科學基金、國家重點研發計劃項目、廣東省自然科學基金和廣州市科技計劃項目等共同資助完成。

相關論文信息：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.

原文鏈接：https://doi.org/10.1029/2025GB008854

圖1?全球海洋熱浪期間浮游植物粒徑結構變化分布。(a) 1998-2022年熱浪期間浮游植物粒徑結構斜率(ξ)異常值的空間分布，僅顯示過顯著性檢驗的區域（t檢驗，p=0.05）。(b-d) 同 (a)，分別對應Fmicro、Fnano和Fpico的變化。Fmicro、Fnano和Fpico分別表示小型浮游植物、微型浮游植物和微微型浮游植物對總浮游植物碳含量的貢獻比例。(e)ξ與(f)不同粒徑級浮游植物優勢度在熱浪期間的緯向平均異常值。陰影區域表示各緯度經向方向上的一個標準差范圍。(g) 中低緯度與高緯度海域，單位熱浪強度對應的ξ平均變化量。