海洋热浪正在破坏地球隐藏的气候引擎

抖音推荐 2025年10月09日 00:55 2 admin

信息来源：https://www.sciencedaily.com/releases/2025/10/251007081819.htm

海洋每年吸收全球四分之一的二氧化碳排放量，是地球气候系统的重要缓冲器。然而，最新研究显示，海洋热浪正在破坏这一天然的碳封存机制，阻止碳颗粒沉入深海，从而威胁海洋调节全球气候的能力。

这项发表在《自然通讯》期刊上的研究，基于对阿拉斯加湾长达十多年的海洋观测数据，揭示了海洋热浪如何通过重塑食物网结构来中断碳的深层传输。研究团队来自蒙特利湾水族馆研究所、迈阿密大学等多个国际机构，他们利用先进的机器人浮标和分子生物技术，追踪了两次主要海洋热浪期间的生态变化。

碳泵机制面临前所未有挑战

海洋的生物碳泵就像一条巨大的传送带，将大气中的二氧化碳转化为有机碳并输送到深海。在正常情况下，浮游植物通过光合作用将二氧化碳转化为有机物质，这些微生物被海洋动物摄食后形成的废物颗粒会沉降到深海，将碳封存数千年。

然而，研究发现海洋热浪正在破坏这一精密的生物机制。在2013-2015年被称为"The Blob"的海洋热浪期间，尽管表层产生了大量碳颗粒，但这些颗粒并未如期沉入深海，而是在约200米深度处堆积。更令人担忧的是，在2019-2020年的热浪中，表层碳积累量达到历史最高水平，但这些碳颗粒仍然被困在200-400米的中层水域，无法到达深海进行长期封存。

研究主要作者、现任迈阿密大学助理教授玛丽安娜·比夫解释说："我们观察到的现象表明，海洋热浪不仅改变了水温，更重要的是它们重新配置了整个海洋生态系统的结构，从而影响了碳的全球循环。"

浮游生物群落重组的连锁反应

研究团队通过分析浮游生物的色素组成和环境DNA测序数据，发现海洋热浪导致了浮游植物种群的显著变化。这些变化在食物网中产生级联效应，导致小型食草动物数量增加，而这些生物产生的废物颗粒较小且下沉缓慢，无法有效将碳输送到深海。

这一发现挑战了此前对海洋碳循环的认知。传统观点认为海洋热浪主要影响表层生产力，但新研究表明其影响远比预想的复杂。不同的热浪事件会导致不同的生物群落变化，进而产生不同的碳输送模式。

值得注意的是，这种生态系统的重组不仅影响碳封存，还对整个海洋食物链产生深远影响。较小的浮游动物无法为大型鱼类和海洋哺乳动物提供充足的营养，可能导致渔业资源的长期变化。

气候反馈机制的恶性循环

海洋碳泵的功能障碍创造了一个危险的正反馈循环。当更多的碳滞留在海洋表层而非深海时，这些碳更容易重新释放到大气中，加剧全球变暖。而气候变暖又会导致更频繁、更强烈的海洋热浪，进一步破坏碳泵功能。

全球海洋观测数据显示，近几十年来海洋热浪的频率、强度和持续时间都在显著增加。根据政府间气候变化专门委员会的报告，自1980年代以来，海洋热浪的频率已增加了一倍多，预计到2100年，海洋热浪的强度可能比当前水平高出4-10倍。

这一趋势对全球气候系统构成严重威胁。海洋目前吸收了约30%的人为二氧化碳排放，如果这一能力显著下降，将加速大气中温室气体浓度的上升，使全球实现气候目标变得更加困难。

监测技术革新带来新认知

这项研究的成功很大程度上归功于先进的海洋观测技术。研究团队使用的生物地球化学Argo浮标能够自主在海洋中运行，每5-10天测量一次水体从表层到深层的各种参数，包括温度、盐度、营养盐、氧气、叶绿素和颗粒有机碳等。

蒙特利湾水族馆研究所的高级科学家肯·约翰逊表示："这种持续的海洋监测能力为我们提供了前所未有的洞察。要真正理解海洋热浪的影响，我们需要在事件发生前、期间和之后都有完整的观测记录。"

结合传统的船舶调查、卫星遥感和最新的分子生物技术，科学家们现在能够以前所未有的精度追踪海洋生态系统的变化。这种多学科、多技术的整合方法为理解复杂的海洋过程提供了新的可能。

应对挑战需要全球协作

研究结果强调了建立全球海洋监测网络的紧迫性。目前的观测能力仍然有限，特别是在南大洋和北极等偏远海域。扩大观测覆盖范围对于准确预测和应对未来的海洋变化至关重要。

同时，这项研究也为改进气候模型提供了重要数据。现有的地球系统模型往往简化了海洋生物过程，无法准确反映海洋热浪对碳循环的复杂影响。整合生物地球化学过程的新一代模型将能够更准确地预测未来的气候变化。

从政策角度来看，这一发现进一步强调了减少温室气体排放的紧迫性。保护海洋的碳封存能力不仅需要控制海洋热浪的强度和频率，更需要从根本上应对气候变化。这要求全球社会在能源转型、可持续发展和国际合作方面做出更大努力。

海洋热浪对碳泵的影响提醒我们，地球气候系统比我们想象的更加脆弱和相互关联。保护这一"隐藏的气候引擎"需要科学界、政策制定者和整个国际社会的共同行动，这不仅关系到海洋生态系统的健康，更关系到人类社会的可持续未来。

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