海洋變暖正在對深海浮游植物產生積極影響，與之形成鮮明對比的是，表層浮游植物正顯示出壓力跡象。 這突出表明，需要加強次表層監(jiān)測，以了解這些至關重要的生態(tài)變化。研究人員在百慕大附近進行的一項長達 33 年的研究發(fā)現(xiàn)，全球變暖導致深海浮游植物的生長模式發(fā)生了重大變化。
這些對海洋食物鏈和二氧化碳吸收至關重要的微型藻類根據(jù)深度的不同表現(xiàn)出不同的反應，深層生物量增加，表層葉綠素減少。
在海洋表面之下，被稱為浮游植物的微小藻類正隨著全球變暖而蓬勃發(fā)展。 這一發(fā)現(xiàn)來自最近發(fā)表在Nature Climate Change上的一項研究，該研究對這些海洋監(jiān)測衛(wèi)星看不到的微小植物進行了前所未有的長期分析--時間跨度長達三十多年。
浮游植物是海洋食物網的基礎。 浮游植物被稍大的浮游動物（微小動物）食用，而浮游動物又被小魚食用，然后被逐漸變大的魚食用，如此沿著食物鏈向上循環(huán)。 因此，浮游植物數(shù)量的任何變化都會對整個海洋生態(tài)系統(tǒng)產生連帶效應，影響包括鯊魚和鯨魚等大型捕食者在內的所有生物。 因此，了解浮游植物如何適應氣候變化對于預測海洋未來的健康狀況至關重要。
全球 70% 以上的日照海洋至少分為兩層，有的是永久性的，有的是季節(jié)性的。 同樣，這些微小生物也存在于兩個不同的層中：表層浮游植物生活在光照充足、洶涌澎湃的上層海洋中，而深層浮游植物則生活在光照不足但養(yǎng)分充足的地方。
衛(wèi)星很容易監(jiān)測到表層浮游植物，衛(wèi)星可以根據(jù)海洋的顏色探測到浮游植物，并能實時觀測到廣闊的區(qū)域。 然而，這些衛(wèi)星只能捕捉到上層 50 米左右的浮游植物，即使在最清澈的水域也是如此。 更深的浮游植物并沒有受到衛(wèi)星的常規(guī)監(jiān)測，我們對它們的了解仍然很少。
這是一個嚴重的局限。 較深的浮游植物占浮游植物總生物量的很大一部分（據(jù)認為約為 10%-30%）。 盡管光照較弱，但來自深層的營養(yǎng)物質供應意味著它們通過光合作用產生了海洋中很大一部分新的生物量，而且它們的綻放（集體生物量的突然增加）持續(xù)時間比表層浮游植物更長。
為了研究這兩層浮游植物，我們使用了來自百慕大附近馬尾藻海（Sargasso Sea）的 33 年船舶采樣數(shù)據(jù)。 這里是世界上僅有的幾個長期例行收集此類數(shù)據(jù)的地方之一。
然后，我們使用新的雙層建模工具分別分析了海洋的表層和次表層。 我們發(fā)現(xiàn)，隨著北大西洋變暖，深層浮游植物的生物量正在集體增加，尤其是在過去十年變暖加速的情況下。
與此同時，表層浮游植物的葉綠素含量降低，綠色減少。 這可能是由于它們開始習慣于表層附近較高的光照水平，因為較暖的表層水往往較少與下面的水混合，使它們長時間處于較亮的環(huán)境中。 這也可能是由于更綠色的浮游植物物種被那些更能適應表層明亮、低營養(yǎng)條件的浮游植物物種所取代。 這些物種產生的葉綠素通常較少，導致整個浮游植物群落的綠色減少。
這些變化可能會對海洋生態(tài)系統(tǒng)和海洋從大氣中清除二氧化碳的方式產生深遠影響。 我們推測，深海浮游植物群落可能支持著與表層群落不同的食物網，并可能貢獻了作為海洋雪沉入海洋深處的有機物的很大一部分。
正因為如此，監(jiān)測海面下這片看不見的森林浮游植物群落至關重要，因為衛(wèi)星無法發(fā)現(xiàn)它的存在，否則這些變化可能會被忽視。
下一步是使用浮動海洋機器人，監(jiān)測更深處的浮游植物，補充衛(wèi)星數(shù)據(jù)。 這些機器人已經存在，并從衛(wèi)星無法到達的海面以下提供有價值的數(shù)據(jù)。 其他技術包括激光雷達衛(wèi)星，它們能提供更深層的視野。 不過，和機器人一樣，它們運行的時間還不夠長，無法完全捕捉到深海浮游植物的長期趨勢。
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