气候变化对褐藻和海草的未来影响：全球分布重新调整预测

随着全球气候变化加剧，海洋生态系统受到了严重威胁。褐藻和海草作为重要的栖息地形成者和生态系统服务提供者，其生存环境面临前所未有的挑战。褐藻和海草不仅是海洋生物多样性的重要组成部分，还在海岸保护、渔业支持、碳循环和气候调节等方面发挥着关键作用。它们的减少可能导致生态系统服务的持续性下降，对人类社会带来直接影响。

“海洋与湿地”（OceanWetlands）小编注意到，2024年6月27日，赫尔辛基大学与欧盟联合研究中心合作的研究首次在《自然通讯》期刊上发布了关于褐藻和海草全球分布未来模型的研究成果。这项研究预测，随着气候变化的加剧，这两类海洋生物将在全球范围内发生显著的重新分布，引发了人们对沿岸生态系统中这些物种重要性的深刻关注，同时也揭示了气候变化对海洋生物的广泛影响。

上图来源：赫尔辛基大学（helsinki.fi）

在赫尔辛基大学与欧盟联合研究中心的这个合作研究中，科研人员首次对全球范围内的褐藻和海草未来分布进行了建模。研究预测，到2100年，气候变化将显著驱动这两类群体在全球范围内的重新分布：它们的地方多样性平均将下降3-4%，当前分布区域将减少5-6%。尤为引人注目的是，褐藻和海草的优选栖息地将全球范围内大幅减少（78-96%），并将在海洋区域间发生转移，有可能扩展至北极和南极地区。

该研究的主笔作者费德里卡·曼卡（Federica Manca）表示：“我们发现，全球各地的沿岸地区将对于形成栖息地的大型藻类变得极不适宜，这可能对全球范围内的沿岸生态系统功能产生严重和广泛的影响。有趣的是，尽管在多样性的全球百分比下降方面，海草和褐藻显示出相似的趋势，但两者在区域模式上却有着显著不同。”

为什么我们应该关注海草和褐藻呢？

海草和褐藻在全球沿岸地区提供重要的生态和社会经济服务：它们支持沿岸生物多样性和渔业，确保沿岸保护，参与海洋营养物循环，促进碳封存、减缓气候变化。

由于气候变化严重威胁到栖息地形成的大型藻类和它们所提供的服务，我们迫切需要了解褐藻和海草如何在未来几十年内响应气候变化。

此前的研究主要集中在区域或局部尺度上，仅关注有限数量的物种，而本研究则首次全面探讨了全球范围内200多种褐藻和海草对气候变化影响的全貌。

该研究结果显示，这些海洋栖息地形成的大型藻类的重新分布将呈现出地理上的异质性，并突出显示出栖息地多样性和栖息地损失最为严重的地区，如南美洲太平洋沿岸的褐藻，以及澳大利亚沿岸的海草。此外，研究人员还确定了一些将受气候变化影响最为严重的大型藻类物种，如大西洋海藻掌状海带（Laminaria digitata）。这些发现有助于确定保护的目标区域和物种，潜在地减缓气候变化的影响。

上图：全球大型藻类物种多样性的现有分布及预测的世纪末变化。图a, b代表褐藻，c, d代表海草。研究人员通过叠加各自的占地面积图（详见方法部分），获取了现有多样性（a, c）。研究人员计算了相对于2015年的世纪末变化（b, d），使用对数百分比变化来展示多样性在对称尺度上的损失和增益。物种多样性增加以蓝色显示，损失以红色显示。生成地图的数据包括185种褐藻和22种海草物种。地图参考了中等排放情景（SSP3-7.0），并将分辨率升级至2° × 2°的纬度/经度以便于可视化。更乐观（SSP2-4.5）和更悲观（SSP5-8.5）情景的类似地图详见该文原文的附录信息。所有地图均使用Python 3中的Basemap包生成。图源：Manca, F., Benedetti-Cecchi, L., Bradshaw, C.J.A. et al.

“令人惊讶的是，与我们的预期相反，我们的模型并未预测热带地区褐藻或海草多样性的严重损失，而是在中高纬度地区，如欧洲大西洋沿岸和波罗的海。这表明，这些地区末世纪的气候条件可能超过了居住物种的耐受极限。” 赫尔辛基大学Tvärminne动物学站的阿尔夫·诺科（Alf Norkko）教授指出。

“另一个令人惊讶和引人警惕的结果是全球适宜海草和褐藻栖息地的显著丧失：全球范围内的沿岸地区将显著减少形成栖息地的大型藻类。” 赫尔辛基大学全球变化与保护组的马尔·卡贝萨（Mar Cabeza）博士补充道。

这些栖息地形成的大型藻类的消失可能会引发其他物种的连锁效应，损害整个生态系统的完整性，并削弱对人类社会重要的生态和社会经济服务。因此，预测栖息地形成物种分布变化对于提高人们对气候变化影响的认识，并相应地促进保护工作至关重要。

“我们的研究再次确认，气候变化可能会对生态系统产生深远影响，促使自然群落的多样性和适应力迅速而且往往是有害的变化。事实上，栖息地形成的大型藻类通过丰富多样的生态互动支持生物多样性。因此，它们预期的丧失和重新分布可能导致不可预测的连锁效应，极有可能导致许多相关物种的局部灭绝。” 欧盟联合研究中心的乔瓦尼·斯特罗纳（Giovanni Strona）表示。

这一研究成果提示，保护和恢复海草和褐藻生态系统，特别是在受气候变化影响最为严重的地区，将是未来生态保护努力的重要方向。

思考题：

Q1. 气候变化如何影响我们身边的海洋生态系统？褐藻和海草的减少是否会威胁到我们沿海地区的生态平衡和渔业资源？

Q2. 为什么中高纬度地区（如欧洲大西洋沿岸和波罗的海）会比热带地区更容易受到褐藻和海草减少的影响？这背后可能隐藏着什么样的气候变化模式和生态系统脆弱性？

Q3. 在气候变化加剧的背景下，如何能够有效保护和恢复海草和褐藻的生态系统？个人或社区应该如何参与这一过程？

Q4. 褐藻和海草的减少对人类社会有什么直接影响？除了生态系统服务外，它们还可能带来哪些经济和社会方面的影响？

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编译 | 王芊佳
审核 | Richard

参考资料略