氣候變化對(duì)褐藻和海草的未來影響：全球分布重新調(diào)整預(yù)測(cè)

隨著全球氣候變化加劇，海洋生態(tài)系統(tǒng)受到了嚴(yán)重威脅。褐藻和海草作為重要的棲息地形成者和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提供者，其生存環(huán)境面臨前所未有的挑戰(zhàn)。褐藻和海草不僅是海洋生物多樣性的重要組成部分，還在海岸保護(hù)、漁業(yè)支持、碳循環(huán)和氣候調(diào)節(jié)等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。它們的減少可能導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的持續(xù)性下降，對(duì)人類社會(huì)帶來直接影響。

“海洋與濕地”（OceanWetlands）小編注意到，2024年6月27日，赫爾辛基大學(xué)與歐盟聯(lián)合研究中心合作的研究首次在《自然通訊》期刊上發(fā)布了關(guān)于褐藻和海草全球分布未來模型的研究成果。這項(xiàng)研究預(yù)測(cè)，隨著氣候變化的加劇，這兩類海洋生物將在全球范圍內(nèi)發(fā)生顯著的重新分布，引發(fā)了人們對(duì)沿岸生態(tài)系統(tǒng)中這些物種重要性的深刻關(guān)注，同時(shí)也揭示了氣候變化對(duì)海洋生物的廣泛影響。

上圖來源：赫爾辛基大學(xué)（helsinki.fi）

在赫爾辛基大學(xué)與歐盟聯(lián)合研究中心的這個(gè)合作研究中，科研人員首次對(duì)全球范圍內(nèi)的褐藻和海草未來分布進(jìn)行了建模。研究預(yù)測(cè)，到2100年，氣候變化將顯著驅(qū)動(dòng)這兩類群體在全球范圍內(nèi)的重新分布：它們的地方多樣性平均將下降3-4%，當(dāng)前分布區(qū)域?qū)p少5-6%。尤為引人注目的是，褐藻和海草的優(yōu)選棲息地將全球范圍內(nèi)大幅減少（78-96%），并將在海洋區(qū)域間發(fā)生轉(zhuǎn)移，有可能擴(kuò)展至北極和南極地區(qū)。

該研究的主筆作者費(fèi)德里卡·曼卡（Federica Manca）表示：“我們發(fā)現(xiàn)，全球各地的沿岸地區(qū)將對(duì)于形成棲息地的大型藻類變得極不適宜，這可能對(duì)全球范圍內(nèi)的沿岸生態(tài)系統(tǒng)功能產(chǎn)生嚴(yán)重和廣泛的影響。有趣的是，盡管在多樣性的全球百分比下降方面，海草和褐藻顯示出相似的趨勢(shì)，但兩者在區(qū)域模式上卻有著顯著不同?！?/p>

為什么我們應(yīng)該關(guān)注海草和褐藻呢？

海草和褐藻在全球沿岸地區(qū)提供重要的生態(tài)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)服務(wù)：它們支持沿岸生物多樣性和漁業(yè)，確保沿岸保護(hù)，參與海洋營養(yǎng)物循環(huán)，促進(jìn)碳封存、減緩氣候變化。

由于氣候變化嚴(yán)重威脅到棲息地形成的大型藻類和它們所提供的服務(wù)，我們迫切需要了解褐藻和海草如何在未來幾十年內(nèi)響應(yīng)氣候變化。

此前的研究主要集中在區(qū)域或局部尺度上，僅關(guān)注有限數(shù)量的物種，而本研究則首次全面探討了全球范圍內(nèi)200多種褐藻和海草對(duì)氣候變化影響的全貌。

該研究結(jié)果顯示，這些海洋棲息地形成的大型藻類的重新分布將呈現(xiàn)出地理上的異質(zhì)性，并突出顯示出棲息地多樣性和棲息地?fù)p失最為嚴(yán)重的地區(qū)，如南美洲太平洋沿岸的褐藻，以及澳大利亞沿岸的海草。此外，研究人員還確定了一些將受氣候變化影響最為嚴(yán)重的大型藻類物種，如大西洋海藻掌狀海帶（Laminaria digitata）。這些發(fā)現(xiàn)有助于確定保護(hù)的目標(biāo)區(qū)域和物種，潛在地減緩氣候變化的影響。

上圖：全球大型藻類物種多樣性的現(xiàn)有分布及預(yù)測(cè)的世紀(jì)末變化。圖a, b代表褐藻，c, d代表海草。研究人員通過疊加各自的占地面積圖（詳見方法部分），獲取了現(xiàn)有多樣性（a, c）。研究人員計(jì)算了相對(duì)于2015年的世紀(jì)末變化（b, d），使用對(duì)數(shù)百分比變化來展示多樣性在對(duì)稱尺度上的損失和增益。物種多樣性增加以藍(lán)色顯示，損失以紅色顯示。生成地圖的數(shù)據(jù)包括185種褐藻和22種海草物種。地圖參考了中等排放情景（SSP3-7.0），并將分辨率升級(jí)至2° × 2°的緯度/經(jīng)度以便于可視化。更樂觀（SSP2-4.5）和更悲觀（SSP5-8.5）情景的類似地圖詳見該文原文的附錄信息。所有地圖均使用Python 3中的Basemap包生成。圖源：Manca, F., Benedetti-Cecchi, L., Bradshaw, C.J.A. et al.

“令人驚訝的是，與我們的預(yù)期相反，我們的模型并未預(yù)測(cè)熱帶地區(qū)褐藻或海草多樣性的嚴(yán)重?fù)p失，而是在中高緯度地區(qū)，如歐洲大西洋沿岸和波羅的海。這表明，這些地區(qū)末世紀(jì)的氣候條件可能超過了居住物種的耐受極限。” 赫爾辛基大學(xué)Tv?rminne動(dòng)物學(xué)站的阿爾夫·諾科（Alf Norkko）教授指出。

“另一個(gè)令人驚訝和引人警惕的結(jié)果是全球適宜海草和褐藻棲息地的顯著喪失：全球范圍內(nèi)的沿岸地區(qū)將顯著減少形成棲息地的大型藻類?！?赫爾辛基大學(xué)全球變化與保護(hù)組的馬爾·卡貝薩（Mar Cabeza）博士補(bǔ)充道。

這些棲息地形成的大型藻類的消失可能會(huì)引發(fā)其他物種的連鎖效應(yīng)，損害整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的完整性，并削弱對(duì)人類社會(huì)重要的生態(tài)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)服務(wù)。因此，預(yù)測(cè)棲息地形成物種分布變化對(duì)于提高人們對(duì)氣候變化影響的認(rèn)識(shí)，并相應(yīng)地促進(jìn)保護(hù)工作至關(guān)重要。

“我們的研究再次確認(rèn)，氣候變化可能會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，促使自然群落的多樣性和適應(yīng)力迅速而且往往是有害的變化。事實(shí)上，棲息地形成的大型藻類通過豐富多樣的生態(tài)互動(dòng)支持生物多樣性。因此，它們預(yù)期的喪失和重新分布可能導(dǎo)致不可預(yù)測(cè)的連鎖效應(yīng)，極有可能導(dǎo)致許多相關(guān)物種的局部滅絕?！?歐盟聯(lián)合研究中心的喬瓦尼·斯特羅納（Giovanni Strona）表示。

這一研究成果提示，保護(hù)和恢復(fù)海草和褐藻生態(tài)系統(tǒng)，特別是在受氣候變化影響最為嚴(yán)重的地區(qū)，將是未來生態(tài)保護(hù)努力的重要方向。

思考題：

Q1. 氣候變化如何影響我們身邊的海洋生態(tài)系統(tǒng)？褐藻和海草的減少是否會(huì)威脅到我們沿海地區(qū)的生態(tài)平衡和漁業(yè)資源？

Q2. 為什么中高緯度地區(qū)（如歐洲大西洋沿岸和波羅的海）會(huì)比熱帶地區(qū)更容易受到褐藻和海草減少的影響？這背后可能隱藏著什么樣的氣候變化模式和生態(tài)系統(tǒng)脆弱性？

Q3. 在氣候變化加劇的背景下，如何能夠有效保護(hù)和恢復(fù)海草和褐藻的生態(tài)系統(tǒng)？個(gè)人或社區(qū)應(yīng)該如何參與這一過程？

Q4. 褐藻和海草的減少對(duì)人類社會(huì)有什么直接影響？除了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)外，它們還可能帶來哪些經(jīng)濟(jì)和社會(huì)方面的影響？

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編譯 | 王芊佳
審核 | Richard

參考資料略