作者:苏黎世联邦理工学院彼得·吕格
今天，浮游动物物种多样性在热带和亚热带地区最大(黄色)，在极地海洋最低(紫色)
信用:苏黎世联邦理工学院 人为温室气体排放导致的海洋变暖将促使许多海洋浮游生物寻找新的栖息地，在某些情况下是为了生存
苏黎世联邦理工学院的研究人员预计，许多生物将前往两极并形成新的群落——这对海洋食物网造成不可预见的后果
海洋中充满了被统称为浮游生物的微小动植物
每个个体有机体都很小，然而，作为一个整体，这个自由漂浮的群落提供了重要的生态系统服务
例如，类似植物的浮游生物或浮游植物利用光合作用从二氧化碳中固定碳，使它们成为海洋碳循环的关键驱动力
浮游植物也是浮游动物的食物来源，而浮游动物又滋养鱼类和海洋生物，包括蓝鲸
随着气候变暖和海洋温度上升，研究人员预计浮游生物的分布会发生显著变化
然而，几乎没有任何研究调查不同种类的浮游生物未来可能在哪里繁衍生息
这一知识缺口的一部分现在已经由法比奥·贝内代蒂和柯美·沃格特领导的研究团队填补，前者是博士后研究员，后者是苏黎世联邦理工学院尼古拉斯·格鲁伯小组的高级科学家，与瑞士联邦森林、雪和景观研究所(WSL)的同事合作
项目团队整合了一个新的全球数据集，根据各种统计算法和气候模型，创建了860多种浮游植物和浮游动物的分布图
然后，他们将这些地图叠加起来，以确定浮游生物群落未来可能是什么样子，以及它们可能出现在哪里
他们的研究结果最近发表在《自然通讯》杂志上
变暖推动多样性 Benedetti和他的同事表明，浮游植物和浮游动物的多样性在未来可能会在许多地区增加，因为温暖的水通常会促进更大的多样性
然而，在非常高的温度下——也就是25摄氏度以上的温度——浮游植物和浮游动物对变暖的反应是不同的:浮游植物的多样性继续增加，而浮游动物的多样性减少
这将导致热带浮游动物多样性的减少
新社区的出现 来自热带和亚热带的浮游生物物种将向极地移动，取代适应较冷水域的物种
这将产生许多以前从未在这些组合中存在过的新群落，一个目前不占据同一栖息地且相互关系不明确的物种的集合
研究人员预计，最大的变化将发生在高纬度和温带地区的海洋——正是那些对二氧化碳固定和渔业至关重要的地区
在亚极地海洋中，浮游动物物种的数量在2081-2100年间可能会增加40%，但在热带海洋中会减少
信用:Benedetti等人，Nat Commu，2021 “在海洋的某些区域，我们将看到物种数量的增加，从表面上看，这似乎是积极的
但这种多样性的增加实际上可能会对高纬度地区成熟的海洋生态系统的存在和功能构成严重威胁，”主要作者Benedetti说
高纬度和中纬度的海洋生态系统目前依赖物种贫乏的浮游生物群落
浮游生物的大小分布对生态系统服务质量也有重要影响
为了确定当浮游生物群落及其大小分布发生变化时，这些因素是否会发生变化，研究人员模拟了气候变化对硅藻和桡足类这两个重要浮游生物群体大小结构的影响
关于这些生物的个体物种大小的数据是可以获得的
较小的生物体取代了较大的生物体 通过模拟，科学家们证明了较小生物的栖息地质量会提高，而较大生物的栖息地质量会降低
因此，浮游生物群落可能会发生变化，大小物种的相对比例也会发生变化:较小的生物变得更加丰富和众多，尤其是在高纬度和温带地区，而较大的生物数量会减少
规模结构对海洋生态系统服务有影响 据研究人员称，这将影响浮游生物提供的生态系统服务:如果浮游生物的物种组成和大小结构发生变化，这可能会对生态金字塔产生负面影响，从而影响鱼类产量
浮游生物在海洋固碳中也起着重要作用
浮游植物固定的一些碳沉入深海，并被有效地从与大气的交换中移除
例如，北冰洋目前有比热带海洋更大的浮游植物
其中许多有壳，它们的排泄物也更大更重
因此，在死亡生物及其排泄物所含的碳分解成二氧化碳之前，它们会下沉得更快、更深
溶解在更深的水中，由于密度分层和深海的缓慢循环，这种二氧化碳长时间滞留在深处
如果较小的物种取代较大的物种，碳向深海的转移将会减少
然而，科学家们不能确切地说这些影响会有多大
贝尼代蒂说:“我们现在唯一能确定的是，就不同的生态系统服务而言，今天海洋的某些区域有多重要，以及这些服务的提供在未来是否会发生变化。”
配送转移进展顺利 科学家们一直在观察浮游生物分布的变化，因为研究人员几十年来一直在观察浮游生物的分布变化
第一个系统的监测项目，即所谓的连续浮游生物记录仪，始于20世纪30年代的北大西洋
在心肺复苏数据的帮助下，其他研究人员最近能够表明，自20世纪50年代以来，由于气候变暖，较小的桡足类已经取代了北大西洋较大的物种
这也减少了深海大气二氧化碳的封存
水母，另一种浮游动物，也在向北迁徙
2005年，爱尔兰发现大量热带水母涌入，摧毁了沿岸的鲑鱼养殖场
合著者柯美·沃格特说:“像这样的事件表明，浮游生物分布的变化已经在顺利进行中。”
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