原创全球海洋正在经历稳态转换、进入大型藻类时代？每年暴涨13.4% - 海洋微生物生态学

官昊的爸爸 · 发表于海洋技术发展 3 小时前

全球海洋正在变绿？每年暴涨13.4%的数据有点吓人。

本文来源于海潮天下（Marine Biodiversity）

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整理 | 王海诗

出品 | 海潮天下

近年来，海洋中海藻的迅速扩展引发了科学界的担心。2025年12月7日发表在《自然通讯》（Nature Communications）期刊上的一篇标题为《全球浮游藻类繁盛正在扩展》的最新研究，分析了过去20年全球海洋的相关数据后发现，海洋中的大型藻类（如马尾藻、铜藻和束毛藻）以及微藻（如三角鞭毛藻和夜光藻等）的数量和分布都发生了显著变化。该研究由佛罗里达大学海洋科学学院的胡传民教授（Chuanmin Hu，根据音译）及合作团队共同开展，气候变暖和水体富营养化被认为是导致这一现象的主要因素。

科学家们警告，这种海藻扩展的趋势可能意味着海洋生态系统正在经历一次根本性的“稳态转换”，这一变化对全球气候、生态乃至经济活动都可能带来深远的影响。

（图文无关）某夜里海潮天下（Marine Biodiversity）小编在渤海海边捡到的一把藻类。应该是马尾藻科的某种大型藻类。摄影 ©海潮天下（Marine Biodiversity）

海洋生态正悄然发生根本性变化

这项研究指出，从海藻的扩展与变化来看，全球海洋中海藻数量的增加已经不再是一个局部现象。

在对2003~2022年间120万张卫星图像进行分析之后，科学家们发现，过去20年里，海洋中的大型藻类的面积以年均13.4%的速度增长；数据对比显示，虽然像浮游植物这样的微藻也在增加，但其年增长率仅为1%左右，远低于大型藻类的扩张速度。

这些变化反映了全球气候变暖和水体富营养化的加剧，尤其是自2010年以来，海洋温度的升高为海藻的生长提供了有利条件。

根据研究，海藻的分布主要集中在热带和亚热带海域，覆盖的总面积达到4380万平方千米，占全球海洋表面积的12%。这些海藻带广泛分布在大西洋、太平洋和印度洋等主要海域，而在北极和南极海域则未能发现显著的海藻繁盛现象。

科学家们在研究中明确指出，2010年后的全球海洋加速升温、藻类爆发在时间上高度吻合。他们在大西洋和太平洋的不同藻类中观察到了2008年、2011年和2012年等多个关键的时间节点，这些节点，标志着生态系统跨过了某种临界点。相比之下，传统的浮游植物对环境变化的耐受力较弱，这使得大型藻类在竞争中占据了上风。

▲上图：全球海洋漂浮藻类（FA）的密度分布与主要类型。图A展示了基于2003年至2022年MODIS卫星观测数据得出的漂浮藻类平均面密度，插图显示了其在三大洋的面积占比；根据地理位置和优势物种，全球海域被划分为14个区域。图B反映了对应区域内漂浮藻类的优势类型分布，插图中的箱线图进一步揭示了不同藻类生长环境的海表温度（SST）分布特征，其中中心线为中位数，箱体边缘代表第25和第75百分位数。论文出处：Qi, L., Wang, M., Barnes, B.B. et al. （2025）

大型藻类的繁荣

大型藻类，包括马尾藻（Sargassum）、铜藻（Sargassum horneri）和石莼（Ulva）等，通常在海面上形成浮动藻类带，肉眼即可识别。

马尾藻带，尤其是位于大西洋的马尾藻带，已经成为全球海洋中最大的一片浮游藻类带，面积达1740万平方千米。马尾藻的迅速扩展，跟海洋温度的上升密切相关，温暖的水域、富含营养物质的海水，为它们生长提供了理想的环境。研究表明，马尾藻的快速扩展与气候变化、洋流变化以及2010年后发生的生态转折密切相关。

铜藻和石莼在西太平洋的扩展，也受到了海洋温度上升和水体富营养化的影响。尤其是沿海地区，农业和水产养殖活动增加导致水体中的营养物质浓度升高，这些因素都为大型藻类的生长提供了有利条件。

▲上图：全球海洋漂浮藻类（FA）密度的十年际变化对比。图中对比了2003-2012年（图A）与2013-2022年（图B）两个阶段全球漂浮藻类的密度分布。图C与图D分别揭示了过去二十年间微型藻类结垢与大型藻类毯丰度的变化趋势：其中垂直细线表示月平均值，红色阴影线展示了去季节性后的趋势线及95%置信区间。标注的Theil-Sen斜率、p值以及双侧Mann-Kendall检验的Z统计量，从数据上证实了大型藻类增长的显著性。论文出处：Qi, L., Wang, M., Barnes, B.B. et al. （2025）

微藻也在扩展

与此同时，微藻的分布也发生了明显变化。

三角鞭毛藻（Trichodesmium）和夜光藻（Noctiluca）等微藻，改变了浮力、或依赖鞭毛运动，形成浮在海面上的薄膜或浮沫，这些微藻在全球热带和亚热带海域呈现出扩展的趋势。三角鞭毛藻的分布已覆盖超过2060万平方千米的海域，主要分布在印度洋和太平洋的热带区域。与此同时，夜光藻等浮游藻类在阿拉伯海和孟加拉湾的爆发，也与海洋温度升高和水层分层化有关。

尽管微藻的年均增长速度相对较慢，但其在多个海域的扩展趋势不容忽视。尤其是三角鞭毛藻，受益于铁元素的供应，这些区域的火山灰、沙尘等自然物质为其提供了必要的养分。而夜光藻则倾向于在富含氨和尿素的水域中繁生，能够适应水体温暖和富含营养物质的环境，从而在多个海域形成了大量的浮游层。

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(图文无关) 生物形态、习性与栖息环境经常是一种协同的适应进化关系。比如，▲上图：水草伪装高手——裸躄鱼（学名：Histrio histrio）。它也被称为“马尾藻鱼”。它是一种巧妙的伪装大师，它的身体形态、颜色和质地与漂浮的马尾藻（Sargassum）极为相似（传说中的拟态适应是也），使其能在海藻丛中悄然潜伏，伺机捕食毫无戒心的猎物。这种鱼主要生活在热带和亚热带海域的开放海洋中，常随洋流漂流，是马尾藻生态系统的重要成员。摄影：Art Howard/Ross 等，图片来源：NOAA-OE, HBOI。

海洋生态的“稳态转换”

海藻分布的变化，跟气候变暖和水体富营养化是密切相关的。

随着全球气温的上升，海洋表层水温持续升高，海水中的营养物质（如氮、磷）含量也随之增加，这为海藻的繁殖提供了理想的条件。尤其是在热带和亚热带地区，温暖的水温和富含营养的海水为海藻的生长创造了有利环境。

与此同时，人类活动，特别是农业和水产养殖的扩张，也导致了海洋富营养化现象的加剧。农业排放的化肥和污水排放，使得海水中的氮、磷等养分超标，为海藻的生长提供了过多的养分。这些富营养化的海水成为了微藻和大型藻类的“温床”，加速了海藻数量的增加。

随着海洋中大型藻类的扩展，科学家们提出，海洋生态系统可能正发生一种“稳态转换”。这种转变意味着，海洋生态系统正从一个以微藻为主导的状态，转变为以大型藻类为主导的生态格局。这种变化不仅影响到海洋的光照条件和二氧化碳吸收能力，还可能对海洋生物群落、碳循环以及全球气候产生深远影响。

例如，大型藻类的快速增长将改变海洋表层的光照条件，这可能会影响海洋中的光合作用效率，进而影响海洋生物的生存环境。同时，海藻的爆发性增长可能会改变海洋的碳封存能力，对全球碳循环产生重要影响。此外，大型藻类的扩展还可能改变渔业资源的分布和丰度，进而影响沿海经济和旅游业的可持续发展。

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（图文无关）上图中有一个马尾藻海（Sargasso Sea），是一个非常独特的地理存在。位于北大西洋中部，百慕大群岛就在它的西部边缘。它不是由陆地包围的，而是由四股强大的环流（如墨西哥湾暖流等）围成的一个顺时针旋转的巨大水域。你可以把它想象成大西洋中心一个相对平静的“大漩涡”，面积约有美国领土的三分之二那么大。在2008年以前，马尾藻海几乎是全球唯一能观察到大规模马尾藻集聚的地方，因此该海域一直被视为大型漂浮藻类的典型栖息地。但是后来，马尾藻已经打破了原有的地理边界。2008年是一个转折点。上图出自一个地球仪（出处：ISBN 978-7-5030-2697-3/K·295 GS（2012）1091号）

感兴趣的“海潮天下”（Marine Biodiversity）读者可以参看发表在Nature Communication上面的这项研究的全文：

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

稳态转换（Regime Shift）

稳态转换（Regime Shift）是生态学中的一个重要概念，指的是生态系统在长期变化过程中，由原本的稳定状态转变为一个新的、不同的稳定状态。这种转变通常伴随着显著的结构和功能变化，且一旦发生，生态系统可能会很难回到原来的状态。稳态转换通常是由外部环境变化（如气候变化、污染、栖息地丧失等）引起的，并且常常会对生态系统的生物多样性、生产力以及生态服务功能产生深远影响。

在海洋生态系统中，稳态转换通常表现在物种组成、食物链结构、营养循环等方面的根本性变化。近年来，科学家发现，海洋中的一些地区正经历着由微藻为主的生态系统转变为以大型藻类（如海带、马尾藻等）为主的生态系统。这一过程被视为海洋生态系统中的稳态转换。

02

海洋碳封存（Marine Carbon Sequestration）

海洋碳封存（Marine Carbon Sequestration）是指海洋生态系统通过物理、化学和生物过程，将大气中的二氧化碳（CO₂）转移到海洋中，并以不同形式长期储存的过程。海洋在全球碳循环中起着至关重要的作用，约吸收了人类活动排放的四分之一的二氧化碳。海洋碳封存的主要途径包括：浮游植物在光合作用下，吸收二氧化碳并将其转化为有机物；海洋生物死亡后，碳经食物链传递、并最终沉积到海底；以及海水与大气间的气体交换作用，使二氧化碳溶解在海水中。这一过程不仅帮助减缓气候变化，还对维持海洋生态系统的稳定性和生物多样性具有重要意义。

比如现在大家经常讲的蓝碳生态系统（Blue Carbon Ecosystems），特别是海草床和红树林。这些生态系统是全球碳封存的关键角色，具有非常高的碳储存能力。海草床位于浅海区域，能有效捕捉二氧化碳，并将其存储在海床沉积物中，碳储存效率远高于陆地生态系统；红树林的根系将碳储存在湿地的沉积物中，形成长期稳定的碳库。

▲上图：卡塔尔的红树林生态系统。©摄影：王敏幹（John MK Wong） | 海潮天下（Marine Biodiversity）

03

大西洋马尾藻带（Great Atlantic Sargassum Belt）

大西洋马尾藻带是目前地球上规模最大的漂浮藻类群落，形成于西非海岸与墨西哥湾之间的广阔海域，其长度一度超过8000公里！这种巨大的生态奇观主要由马尾藻构成，它们不依附于海底，而是依靠充气的气囊，成片的漂浮在了海面上，由于其规模巨大，在太空中清晰可见。虽然它为海龟、鱼类等海洋生物提供了重要的栖息场所，但近年来在气候变暖和营养盐污染的推波助澜下，马尾藻带的过度扩张已成为一种全球性环境挑战，冲向岸滩后的腐烂过程会破坏旅游景观，威胁近岸生态系统。

上图：马尾藻在海面绵延数英里。这些漂浮的海藻团块，在墨西哥湾暖流带来的强风和海浪作用下聚集在一起，形成长长的带状分布。照片由美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的海洋探索项目于2002年8月9日拍摄。

拓

展

思

维

一如既往的，我们来思考几个问题，拓展一下思路。

Q1、科学家观察到的“少藻向多藻”的转变，虽然在短期内增加了局部海域的生物量，但它实际上打破了数万年来形成的海洋能量平衡。你觉得，当这种宏观尺度上的生态位抢占发生后，原本占据主导地位的微藻和珊瑚礁系统是否还有生存空间？这种“爆发式增长”带来的繁荣，是否隐藏着深层生态功能彻底丧失的危机？一个国家的农业径流（化肥污染）可能导致数千公里外另一国家的旅游业受损。在当前的国际政治架构下，如果海洋的底层逻辑已经发生了“稳态转换”，那么当前现有的各自为政的环境治理模式，是否落后于海洋生态变化的脚步了呢？

Q2、海洋里面的大型藻类爆发，你觉得，会成为减缓全球变暖的“碳汇助攻”，还是加速变暖的“暗物质”呢？海藻在光合作用下能够固碳是常识，但这项研究揭示了硬币的另一面——大面积覆盖的藻类会改变海洋对阳光的反射率（反照率），并降低海洋上层水的稳定性。如果藻类在吸收二氧化碳的同时，通过物理方式让海洋吸收了更多的热量，甚至在腐烂时释放出温室气体，那么它对气候治理的最终贡献究竟是正值、还是负值呢？

Q3、再想远一点。大家知道前几天，《海洋生物多样性协定》（BBNJ协定）生效了。提个问题：如何在BBNJ框架下公正地处理“海洋环境工程”与藻类爆发的利益冲突？因为随着大型藻类暴增，可能会有商业公司以后会想着收割公海海藻用于“碳捕捉”或生物能源。那么，在BBNJ关于“惠益分享”的规则下，这种利用公海漂浮资源、并获取商业利益的行为，是否需要向国际社会补偿呢？涉及到这一点的时候，该如何根据BBNJ的规定进行严格的环境影响评价（EIA）？

Q4、在BBNJ的背景下，这种漂浮的大型藻类，你觉得究竟应被视为一种受保护的“公海资源”呢，还是应被治理的“跨界污染”？

Q5、针对这种“移动的生态系统”，现有的“区划管理工具”（ABMTs）是否还有效？BBNJ的核心，是设立公海保护区来保护生物多样性，但毕竟马尾藻带和“稳态转换”后的藻类群落是随洋流大规模、长距离移动的。静不逮动。如果海洋保护区的边界是静止的，而受保护的生态对象是跨洋流动的，那么，是否有需要建立一种全新的、随藻类动态漂移的“流动保护区”管理模式呢？

本文参考资料

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

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资讯源 | Qi, L., Wang, M., Barnes, B.B. et al.(2025)

文 | 王海诗

排版 | 卢晓雨

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