国际著名学术期刊《自然》最新发表由中国科学家领衔完成的全球尺度的水华模式地图显示，近海浮游植物水华的规模和频率在2003-2020年间都有所增加。这项环境研究提供了评估此类事件的宝贵资源，可为制定相关环境政策提供信息。& W# K! _, [" I3 S! K
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加剧的近海浮游植物水华1(图片来自冯炼)。施普林格·自然 供图
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该论文介绍，浮游植物水华是微藻的积聚，在海洋和淡水生态系统的表层都有发生。人类活动对营养水平的改变预计将增加其全球发生频率。这些水华会为其他生物提供食物和营养，但它们也与一些消极影响相关，例如有毒产物在食物网中的累积以及氧耗竭导致原本平衡的生态系统变为无氧的“死亡地带”。由于采样不一致和水华发生区域特定生态系统的多样性，此前的研究一直难以充分描述水华趋势。
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加剧的近海浮游植物水华2(图片来自冯炼)。施普林格·自然 供图
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4 c0 P. L, d" s1 D( A( i论文通讯作者、中国南方科技大学冯炼和同事等合作，通过评估2003-2020年间获取自美国宇航局(NASA)阿卡卫星的76万张图像，制作出21世纪水华分布和趋势的综合地图。他们研究报告说，2020年水华总体影响区域为3147万平方公里(占全球海洋面积的8.6%)，比2003年增加了397万平方公里；全球频率中位数还表明在观察期内增速达到59.2%。论文作者还观察到，海洋表面温度和海洋环流改变与平均水华频率显著相关，在某些区域，温度升高与水华的发生相吻合。9 }* `2 n: U8 `: ?) B7 B7 a% c6 B! l
! z) N) `: Q6 a8 n _加剧的近海浮游植物水华3(图片来自冯炼)。施普林格·自然 供图 p' O2 o3 |1 o) f l3 ^2 r. I
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论文作者总结表示，这些关于近海浮游植物水华程度和频率的详细信息，有助于研究者理解它们如何形成与消失。同时，这些信息可用于评估水华风险和益处，也有助于帮助制定策略，最小化有害水华的发生及其后果。
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浮游植物水华是淡水和海洋水体表层微观藻类的聚集。虽然许多水华可以自然发生，但与人为富营养化有关的营养物质预计将在全球范围内增加其频率。许多藻华都是有益的，可以固定食物链底部的碳，并支持全球的渔业和生态系统。然而，造成危害的藻类增殖(称为有害藻华(HABs))已成为世界范围内的一个主要环境问题。例如，一些藻类产生的毒素可以在食物网中积累，导致渔业关闭以及海洋物种和人类的疾病或死亡。在其他情况下，密集藻华的衰减会耗尽底水中的氧气，形成缺氧“死亡区”，导致鱼类和无脊椎动物死亡和生态系统重组，对沿海社区的福祉造成严重后果。遗憾的是，预计藻华频率和分布将随着未来气候变化而增加，其中一些变化将对水生生态系统、渔业和沿海资源造成不利影响。
- i5 X2 j- a1 i* e" J4 f由于在空间和时间上存在着巨大的异质性，要大规模地描述藻华是一项挑战，现有的知识还不能足以回答一个最基本的问题：近几十年来，藻华在全球范围内是否发生了变化。例如，尽管自1985年以来，联合国教科文组织政府间海洋学委员会有害藻类事件数据库(HAEDAT)已在全球范围内汇编了赤潮事件，但由于采样工作不一致以及生态环境或社会经济影响的多样性，难以确定赤潮趋势。另外，自1997年以来，卫星数据一直用于持续监测海洋表面，并使许多沿海地区能够探测到藻华。然而，到目前为止，处理不同类型沿海水域的复杂光学特征的技术困难阻碍了它们在全球范围内的应用。9 q% j0 Y V( o1 C( L
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1 T x; g3 a* `) Q利用MODIS卫星图像探测浮游植物水华的CIE-荧光算法的开发（图源自Nature ）
5 M D) P4 w) ~" u为了填补这一知识空白，该研究开发了一种绘制全球沿海藻华地图的方法，并使用该工具检查了2003年至2020年之间的卫星图像，解决了三个基本问题：(1)全球沿海海洋在哪里以及以多频繁的频率受到浮游植物水华的影响；(2) 在过去20年里，无论是在全球还是在区域范围内，水华是否扩大或加剧；(3) 潜在驱动因素的身份。该研究绘制的藻华事件图提供了有价值的基线信息，以了解藻华形成、维持和消散的机制。这有助于(在全球或区域范围内)建立预测模型，以最大限度地减少有害藻华的后果，也有助于制定与控制养分排放和其他有害藻华刺激因素有关的政策决定。
0 s7 ]- b$ F. P F' D1 _8 |/ t. w4 khttps://www.nature.com/articles/s41586-023-05760-y
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信息来源：中国新闻网 记者 孙自法; iNature。& o4 Y" @2 N# b/ c; ]) e
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