全球变暖将如何影响海洋生态系统?这是应对未来气候变化的关键问题。持续的气候变化可能会对海洋中最小的生命形式之一——浮游植物产生特别大的负面影响。浮游植物对于维持海洋食物链的平衡至关重要，因此种群迁移会对整个食物链产生重大影响。

海洋浮游植物生活在海洋上层，因此会直接受到阳光和温度变化的影响。然而，位于海面以下的一层被称为“暮光区”(没有光线)的海洋层也会影响生活在海面上的浮游植物。

这主要是由于温度升高对细菌的影响，细菌会分解从上方落下的有机物，并在此过程中释放出无机营养物质——浮游植物进行光合作用所需的营养物质。

在2024年8月21日发表在《自然》杂志上的一项新研究中，研究人员表明，这两个领域——即光照充足的地表水和下面的暮光区——以一种可以强烈改变地表生态系统对气候变化的反应的方式结合在一起。这种耦合是通过所谓的“温跃层更新”实现的，即几十年来，相对温暖的上层海洋水(横跨上层300-500米)通过穿过海洋表面而得到更新。

为了验证变暖可以加强海洋层间营养物质循环的假设，来自日本、法国和美国的气候科学家团队通过结合海洋观测和三维生态系统模型对此进行了研究。

通过海洋测量，该团队能够识别出低纬度暮光区中存在大量无机营养物，这些营养物主要通过细菌分解从表面落下的有机物来维持。借助预测到2300年的模型，该团队能够证明这部分海洋营养物库对于通过温跃层更新过程维持浮游植物的表面光合作用至关重要。

海洋观测分析发现，就现代气候状态而言，低纬度细菌和其他过程至少占了一半至关重要的营养物质的来源，这些营养物质通过一种称为“上升流”的过程在中层海洋和表层之间循环。

三维模型首先用于确定这一巨大的地下营养物库反映了当地低纬度过程。随后，地球系统模型用于评估所提出的低纬度耦合机制在多大程度上能够解释模型中预测的变化。

法国索邦大学的OlivierAumont表示：“我们的研究强调了一种机制，我们认为这种机制有助于我们进一步了解海洋生态系统健康预测中被忽视的一个方面。”了解中层暮光区和地表水之间的耦合是一个领域，通过提高对机制的理解，可以帮助进一步改善我们对气候变化的预测，目前预测仍存在一些分歧。

日本东北大学的研究员KeithRodgers解释道：“我们希望我们的工作能够激发新的研究，以进一步了解温跃层更新的海洋环流途径。”

这项研究还有助于我们了解气候变化如何影响对渔业等海洋资源至关重要的栖息地。总体趋势是海洋逐渐缺氧和变暖，最终可能使鱼类更加难以生存。因此，创建能够准确预测气候变化下海洋生态系统和鱼类栖息地的模型非常重要。

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