寒冷的极地海洋产生了以微小光合藻类为基础的、地球上最大的食物网。但一项新的研究表明，人类活动引起的气候变化正在导致暖水藻类群落逐步取代这些重要的冷水藻类群落，这一趋势有可能破坏脆弱的极地海洋食物网，并改变当前海洋系统。

在海洋食物网的底部是被称为浮游植物的微型光合作用生物，它们在全球海洋中的种群类型和分布各不相同。温暖水域中的浮游植物群落，包括热带地区，往往以原核生物（没有明确细胞核的微生物）为主。然而，靠近两极的较冷的水域往往是真核生物（有细胞核的微生物）。正是这些进行光合作用的真核生物或藻类构成了在寒冷但肥沃的极地水域中多产食物网的基础。但根据2021年9月16日发表在《Nature Communications》上的一项新研究显示，温暖的水域由原核生物主导的群落可能正在以更快的速度取代冷水真核生物群落。

Mock和其他科学家参与了这项由University of East Anglia（UEA，UK）领衔的八家机构合作的科学研究，其中包括美国能源部（DOE）联合基因组研究所（JGI）。这项研究计划认识真核浮游植物群落随纬度发生的细微差别和层次变化。

该团队以探索、收集和编目样本的方式，研究藻类群落的模式，其中包括影响藻类多样性和基因表达的微生物组研究。在四次研究航次中，研究人员采用自闭式容器采集了沿北冰洋、北大西洋、南大西洋和南太平洋的横断面藻类群落。他们对分离群落DNA“标记”基因序列进行测序和微生物识别。为了确定藻类的基因序列，该团队对它们的RNA转录本进行了测序。团队使用一种称为Beta多样性的生态指标，发现藻类群落并未在全球海洋中发生渐进变化，而是在地理分布上呈现出两类：较冷的极地水域和较温暖的非极地水域。研究发现，这些藻类群落之间的边界或生物多样性“断点”发生在平均表面温度约为58华氏度的温和水域中。事实上，气候变化正在严重影响极地气候中的海冰和水温，将这些极地海域置于危险之中。

首先，可能受到变暖水域和藻类群落变化影响的重要食藻类生物是南极磷虾，它们是鲸鱼、企鹅和海豹等大型生物的主要食物来源。随着生态系统从冷水、真核浮游植物群落转变为温水、原核浮游植物群落，磷虾的生物量将受到严重威胁，最终影响到整个海洋生物食物网结构。其次，底层的水温变化在整个食物网中产生的影响更明显，进而改变微生物固碳作用和全球碳循环。浮游植物（真核和原核生物的总和）占世界固定碳的50%，改变真核和原核生物群落的平衡可能会改变全球碳循环，即全球碳固定和代谢的速度。再次，随着气候变化导致平均海面温度升高，英格兰东南海岸附近水生生物也发生了变化，欧洲鲈鱼开始在这边海域广泛分布。据悉，欧洲鲈鱼的最佳温度范围约为50至77华氏度，而在英国炸鱼薯条店广受欢迎的鳕鱼则更喜欢在华氏34至59度之间生存。不仅如此，这些由气候变化带来的变化可能会威胁到海洋食品工业和其他生态系统服务，如旅游和娱乐，这些是英国和沿海岛国依赖生存的服务业。

Mock认为这篇论文将用于建议政策制定者减轻气候变化对生态系统的影响，当前人们对气候变暖影响海洋生态系统的新认识直接证明化石燃料燃烧产生的温室气体二氧化碳是导致海洋表面温度升高的主要原因。为了减轻气候对生态系统的影响，人们需要做的是尽量减少二氧化碳的产生和排放，这也是未来实现碳中和的必经之路。（傅圆圆 编译）