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今年六月，世界海洋温度达到 17 摄氏度，这是自 19 世纪开始记录这些数据以来的最高平均温度。一项新的实验表明，这些较为温暖的水域可能意味着海洋食物链的重大变化。
加州大学圣巴巴拉分校国家生态分析与综合中心的海洋生态学家玛丽·奥康纳及其在北卡罗来纳大学教堂山分校的同事们，在北卡罗来纳州海岸的博格湾河口，建立了五个四升的“微观世界”，其中充满了微生物。在去年春季的八天时间里，科学家们将这些微观世界暴露在不同程度的升温和营养水平下，以模拟风暴流入河口的情况。
理论上，增加的营养物质和温度应该会促进被称为浮游植物的微小漂流植物的生长——正如世界各地许多河流的入海口处形成的季节性死亡区所证明的那样，当这些微小植物大量繁殖、死亡并在腐烂时，会吸走海水中所有可用的氧气。但研究人员发现，温度升高，尽管最初促进了浮游植物的生长，但也增加了浮游动物（微小的动物）和细菌的摄食，这是根据今天发表在《PLoS Biology》上的结果得出的。
奥康纳解释说：“随着温度的升高，浮游动物的生长速度开始快于浮游植物。”“浮游动物更加丰富且生长更快，并且能够在较温暖的水域中吃掉所有的浮游植物。这在食物链中造成了一个瓶颈，可能会对海洋食物网产生重大影响。”
这不仅意味着周围的浮游植物减少了，从而减少了对二氧化碳的吸收，而且还可能意味着其他食草动物的食物减少了。但这并不一定意味着浮游动物会把自己吃死；其他研究表明，植物（生产者）少于动物（消费者）的食物网至少可持续五年。而在食物链的更高层次，正是浮游动物，如磷虾，被从鱼类到鲸鱼的海洋生物所吞食。
然而，增加浮游动物的数量意味着海洋生物的总体质量下降：这些微小的动物在新陈代谢中燃烧掉它们所消耗的 90% 的浮游植物，只吸收 10%。奥康纳报告说，总而言之，随着水温升高 6 摄氏度，最温暖的微观世界中的总生物量减少了 50%。
然而，这种效应只在营养丰富的地区存在。在营养物质氮和磷保持低水平的实验微观世界中，这些限制决定了动植物的相对丰度。其他因素——海洋酸度或盐度——也可能发挥重要作用。奥康纳说：“温度对浮游动物和食物链中更高层次的消费者的最终影响将取决于影响资源可用性的其他海洋条件。”
这可能意味着像北冰洋等地的营养丰富的水域将开始看到这种食物链的转变，因为海洋持续变暖，鱼类数量也会相应增加。“我们的实验和当前的理论表明，营养丰富地区的升温应该会增加鱼类的数量，”奥康纳说。“我认为我们可以弄清楚气候变化如何以及在哪里可能导致鱼类生产力提高，以及在哪里可能降低鱼类生产力。”
但是，俄勒冈州立大学的浮游植物生态学家迈克尔·贝伦菲尔德说，即使在北极，通常也存在营养限制。“这是一个非常有趣的想法，”他说。但是鱼类捕捞量的增加“可能有点过头了。还有其他因素需要考虑。”
例如，他自己对北大西洋浮游植物的卫星图像研究表明，繁殖期从冬季开始，这是由于深层、营养丰富的水涌到地表的结果。升温正在减少这种上升流，从而减少营养物质的供应。“我们看到繁殖减少，”贝伦菲尔德说。“我们能用 [四升] 微观世界在多大程度上推断到自然系统，尤其是更长时间尺度的自然系统？”
尽管如此，该实验为了解气候变化如何改变海洋食物链提供了一个窗口。“在全球范围内，海水正在变暖，并将持续变暖几度，”奥康纳说。“通过了解温度在这些理想条件下的影响，我们可以开始将此模型应用于自然系统。”