全球海洋正在經歷穩態轉換、進入大型藻類時代？每年暴漲13.4%

全球海洋正在變綠？每年暴漲13.4%的數據有點嚇人。
本文來源于海潮天下（Marine Biodiversity）

本文約4500字，閱讀約9分鐘

整理 | 王海詩

出品 | 海潮天下

近年來，海洋中海藻的迅速擴展引發了科學界的擔心。2025年12月7日發表在《自然通訊》（Nature Communications）期刊上的一篇標題為《全球浮游藻類繁盛正在擴展》的最新研究，分析了過去20年全球海洋的相關數據后發現，海洋中的大型藻類（如馬尾藻、銅藻和束毛藻）以及微藻（如三角鞭毛藻和夜光藻等）的數量和分布都發生了顯著變化。該研究由佛羅里達大學海洋科學學院的胡傳民教授（Chuanmin Hu，根據音譯）及合作團隊共同開展，氣候變暖和水體富營養化被認為是導致這一現象的主要因素。

科學家們警告，這種海藻擴展的趨勢可能意味著海洋生態系統正在經歷一次根本性的“穩態轉換”，這一變化對全球氣候、生態乃至經濟活動都可能帶來深遠的影響。

（圖文無關）某夜里海潮天下（Marine Biodiversity）小編在渤海海邊撿到的一把藻類。應該是馬尾藻科的某種大型藻類。攝影 ?海潮天下（Marine Biodiversity）

海洋生態正悄然發生根本性變化

這項研究指出，從海藻的擴展與變化來看，全球海洋中海藻數量的增加已經不再是一個局部現象。

在對2003~2022年間120萬張衛星圖像進行分析之后，科學家們發現，過去20年里，海洋中的大型藻類的面積以年均13.4%的速度增長；數據對比顯示，雖然像浮游植物這樣的微藻也在增加，但其年增長率僅為1%左右，遠低于大型藻類的擴張速度。

這些變化反映了全球氣候變暖和水體富營養化的加劇，尤其是自2010年以來，海洋溫度的升高為海藻的生長提供了有利條件。

根據研究，海藻的分布主要集中在熱帶和亞熱帶海域，覆蓋的總面積達到4380萬平方千米，占全球海洋表面積的12%。這些海藻帶廣泛分布在大西洋、太平洋和印度洋等主要海域，而在北極和南極海域則未能發現顯著的海藻繁盛現象。

科學家們在研究中明確指出，2010年后的全球海洋加速升溫、藻類爆發在時間上高度吻合。他們在大西洋和太平洋的不同藻類中觀察到了2008年、2011年和2012年等多個關鍵的時間節點，這些節點，標志著生態系統跨過了某種臨界點。相比之下，傳統的浮游植物對環境變化的耐受力較弱，這使得大型藻類在競爭中占據了上風。

▲上圖：全球海洋漂浮藻類（FA）的密度分布與主要類型。圖A展示了基于2003年至2022年MODIS衛星觀測數據得出的漂浮藻類平均面密度，插圖顯示了其在三大洋的面積占比；根據地理位置和優勢物種，全球海域被劃分為14個區域。圖B反映了對應區域內漂浮藻類的優勢類型分布，插圖中的箱線圖進一步揭示了不同藻類生長環境的海表溫度（SST）分布特征，其中中心線為中位數，箱體邊緣代表第25和第75百分位數。論文出處：Qi, L., Wang, M., Barnes, B.B. et al. （2025）

大型藻類的繁榮

大型藻類，包括馬尾藻（Sargassum）、銅藻（Sargassum horneri）和石莼（Ulva）等，通常在海面上形成浮動藻類帶，肉眼即可識別。

馬尾藻帶，尤其是位于大西洋的馬尾藻帶，已經成為全球海洋中最大的一片浮游藻類帶，面積達1740萬平方千米。馬尾藻的迅速擴展，跟海洋溫度的上升密切相關，溫暖的水域、富含營養物質的海水，為它們生長提供了理想的環境。研究表明，馬尾藻的快速擴展與氣候變化、洋流變化以及2010年后發生的生態轉折密切相關。

銅藻和石莼在西太平洋的擴展，也受到了海洋溫度上升和水體富營養化的影響。尤其是沿海地區，農業和水產養殖活動增加導致水體中的營養物質濃度升高，這些因素都為大型藻類的生長提供了有利條件。

▲上圖：全球海洋漂浮藻類（FA）密度的十年際變化對比。圖中對比了2003-2012年（圖A）與2013-2022年（圖B）兩個階段全球漂浮藻類的密度分布。圖C與圖D分別揭示了過去二十年間微型藻類結垢與大型藻類毯豐度的變化趨勢：其中垂直細線表示月平均值，紅色陰影線展示了去季節性后的趨勢線及95%置信區間。標注的Theil-Sen斜率、p值以及雙側Mann-Kendall檢驗的Z統計量，從數據上證實了大型藻類增長的顯著性。論文出處：Qi, L., Wang, M., Barnes, B.B. et al. （2025）

微藻也在擴展

與此同時，微藻的分布也發生了明顯變化。

三角鞭毛藻（Trichodesmium）和夜光藻（Noctiluca）等微藻，改變了浮力、或依賴鞭毛運動，形成浮在海面上的薄膜或浮沫，這些微藻在全球熱帶和亞熱帶海域呈現出擴展的趨勢。三角鞭毛藻的分布已覆蓋超過2060萬平方千米的海域，主要分布在印度洋和太平洋的熱帶區域。與此同時，夜光藻等浮游藻類在阿拉伯海和孟加拉灣的爆發，也與海洋溫度升高和水層分層化有關。

盡管微藻的年均增長速度相對較慢，但其在多個海域的擴展趨勢不容忽視。尤其是三角鞭毛藻，受益于鐵元素的供應，這些區域的火山灰、沙塵等自然物質為其提供了必要的養分。而夜光藻則傾向于在富含氨和尿素的水域中繁生，能夠適應水體溫暖和富含營養物質的環境，從而在多個海域形成了大量的浮游層。

▼ 海潮天下·往期相關報道：
當馬尾藻成為焦點，人類該如何權衡這片“海上草原”？
劇毒藻類肆虐北極，科研監測助力社區精準決策應對危機
《國際藻類、菌物和植物命名法規》困在19世紀？科學家呼吁基因組時代改革更新

(圖文無關) 生物形態、習性與棲息環境經常是一種協同的適應進化關系。比如，▲上圖：水草偽裝高手——裸躄魚（學名：Histrio histrio）。它也被稱為“馬尾藻魚”。它是一種巧妙的偽裝大師，它的身體形態、顏色和質地與漂浮的馬尾藻（Sargassum）極為相似（傳說中的擬態適應是也），使其能在海藻叢中悄然潛伏，伺機捕食毫無戒心的獵物。這種魚主要生活在熱帶和亞熱帶海域的開放海洋中，常隨洋流漂流，是馬尾藻生態系統的重要成員。攝影：Art Howard/Ross 等，圖片來源：NOAA-OE, HBOI。

海洋生態的“穩態轉換”

海藻分布的變化，跟氣候變暖和水體富營養化是密切相關的。

隨著全球氣溫的上升，海洋表層水溫持續升高，海水中的營養物質（如氮、磷）含量也隨之增加，這為海藻的繁殖提供了理想的條件。尤其是在熱帶和亞熱帶地區，溫暖的水溫和富含營養的海水為海藻的生長創造了有利環境。

與此同時，人類活動，特別是農業和水產養殖的擴張，也導致了海洋富營養化現象的加劇。農業排放的化肥和污水排放，使得海水中的氮、磷等養分超標，為海藻的生長提供了過多的養分。這些富營養化的海水成為了微藻和大型藻類的“溫床”，加速了海藻數量的增加。

隨著海洋中大型藻類的擴展，科學家們提出，海洋生態系統可能正發生一種“穩態轉換”。這種轉變意味著，海洋生態系統正從一個以微藻為主導的狀態，轉變為以大型藻類為主導的生態格局。這種變化不僅影響到海洋的光照條件和二氧化碳吸收能力，還可能對海洋生物群落、碳循環以及全球氣候產生深遠影響。

例如，大型藻類的快速增長將改變海洋表層的光照條件，這可能會影響海洋中的光合作用效率，進而影響海洋生物的生存環境。同時，海藻的爆發性增長可能會改變海洋的碳封存能力，對全球碳循環產生重要影響。此外，大型藻類的擴展還可能改變漁業資源的分布和豐度，進而影響沿海經濟和旅游業的可持續發展。

▼ 海潮天下·往期相關報道：

《海洋生物多樣性協定》2026年1月17日正式生效！接下來將發生什么？BBNJ COP1及更遠處展望

凌晨3點的海底，正爆發一場增員80%的“微觀暗戰”

海水鹽加持，集胞藻PCC 6803氫氣產量提升了！生物氫氣新思路

（圖文無關）上圖中有一個馬尾藻海（Sargasso Sea），是一個非常獨特的地理存在。位于北大西洋中部，百慕大群島就在它的西部邊緣。它不是由陸地包圍的，而是由四股強大的環流（如墨西哥灣暖流等）圍成的一個順時針旋轉的巨大水域。你可以把它想象成大西洋中心一個相對平靜的“大漩渦”，面積約有美國領土的三分之二那么大。在2008年以前，馬尾藻海幾乎是全球唯一能觀察到大規模馬尾藻集聚的地方，因此該海域一直被視為大型漂浮藻類的典型棲息地。但是后來，馬尾藻已經打破了原有的地理邊界。2008年是一個轉折點。上圖出自一個地球儀（出處：ISBN 978-7-5030-2697-3/K·295 GS（2012）1091號）

感興趣的“海潮天下”（Marine Biodiversity）讀者可以參看發表在Nature Communication上面的這項研究的全文：

Qi, L., Wang, M., Barnes, B. B., Capone, D. G., Goes, J. I., Carpenter, E. J., ... & Hu, C. (2025). Global floating algae blooms are expanding. Nature Communications. https://doi.org/10.1038/s41467-025-66822-5

01

穩態轉換（Regime Shift）

穩態轉換（Regime Shift）是生態學中的一個重要概念，指的是生態系統在長期變化過程中，由原本的穩定狀態轉變為一個新的、不同的穩定狀態。這種轉變通常伴隨著顯著的結構和功能變化，且一旦發生，生態系統可能會很難回到原來的狀態。穩態轉換通常是由外部環境變化（如氣候變化、污染、棲息地喪失等）引起的，并且常常會對生態系統的生物多樣性、生產力以及生態服務功能產生深遠影響。

在海洋生態系統中，穩態轉換通常表現在物種組成、食物鏈結構、營養循環等方面的根本性變化。近年來，科學家發現，海洋中的一些地區正經歷著由微藻為主的生態系統轉變為以大型藻類（如海帶、馬尾藻等）為主的生態系統。這一過程被視為海洋生態系統中的穩態轉換。

02

海洋碳封存（Marine Carbon Sequestration）

海洋碳封存（Marine Carbon Sequestration）是指海洋生態系統通過物理、化學和生物過程，將大氣中的二氧化碳（CO?）轉移到海洋中，并以不同形式長期儲存的過程。海洋在全球碳循環中起著至關重要的作用，約吸收了人類活動排放的四分之一的二氧化碳。海洋碳封存的主要途徑包括：浮游植物在光合作用下，吸收二氧化碳并將其轉化為有機物；海洋生物死亡后，碳經食物鏈傳遞、并最終沉積到海底；以及海水與大氣間的氣體交換作用，使二氧化碳溶解在海水中。這一過程不僅幫助減緩氣候變化，還對維持海洋生態系統的穩定性和生物多樣性具有重要意義。

比如現在大家經常講的藍碳生態系統（Blue Carbon Ecosystems），特別是海草床和紅樹林。這些生態系統是全球碳封存的關鍵角色，具有非常高的碳儲存能力。海草床位于淺海區域，能有效捕捉二氧化碳，并將其存儲在海床沉積物中，碳儲存效率遠高于陸地生態系統；紅樹林的根系將碳儲存在濕地的沉積物中，形成長期穩定的碳庫。

▲上圖：卡塔爾的紅樹林生態系統。?攝影：王敏幹（John MK Wong） | 海潮天下（Marine Biodiversity）

03

大西洋馬尾藻帶（Great Atlantic Sargassum Belt）

大西洋馬尾藻帶是目前地球上規模最大的漂浮藻類群落，形成于西非海岸與墨西哥灣之間的廣闊海域，其長度一度超過8000公里！這種巨大的生態奇觀主要由馬尾藻構成，它們不依附于海底，而是依靠充氣的氣囊，成片的漂浮在了海面上，由于其規模巨大，在太空中清晰可見。雖然它為海龜、魚類等海洋生物提供了重要的棲息場所，但近年來在氣候變暖和營養鹽污染的推波助瀾下，馬尾藻帶的過度擴張已成為一種全球性環境挑戰，沖向岸灘后的腐爛過程會破壞旅游景觀，威脅近岸生態系統。

上圖：馬尾藻在海面綿延數英里。這些漂浮的海藻團塊，在墨西哥灣暖流帶來的強風和海浪作用下聚集在一起，形成長長的帶狀分布。照片由美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）的海洋探索項目于2002年8月9日拍攝。

(圖文無關) ▲上圖：渤海灣某海邊被浪打上來的一些大型藻類。攝影 ?海潮天下（Marine Biodiversity）

一如既往的，我們來思考幾個問題，拓展一下思路。

Q1、科學家觀察到的“少藻向多藻”的轉變，雖然在短期內增加了局部海域的生物量，但它實際上打破了數萬年來形成的海洋能量平衡。你覺得，當這種宏觀尺度上的生態位搶占發生后，原本占據主導地位的微藻和珊瑚礁系統是否還有生存空間？這種“爆發式增長”帶來的繁榮，是否隱藏著深層生態功能徹底喪失的危機？一個國家的農業徑流（化肥污染）可能導致數千公里外另一國家的旅游業受損。在當前的國際政治架構下，如果海洋的底層邏輯已經發生了“穩態轉換”，那么當前現有的各自為政的環境治理模式，是否落后于海洋生態變化的腳步了呢？

Q2、海洋里面的大型藻類爆發，你覺得，會成為減緩全球變暖的“碳匯助攻”，還是加速變暖的“暗物質”呢？海藻在光合作用下能夠固碳是常識，但這項研究揭示了硬幣的另一面——大面積覆蓋的藻類會改變海洋對陽光的反射率（反照率），并降低海洋上層水的穩定性。如果藻類在吸收二氧化碳的同時，通過物理方式讓海洋吸收了更多的熱量，甚至在腐爛時釋放出溫室氣體，那么它對氣候治理的最終貢獻究竟是正值、還是負值呢？

Q3、再想遠一點。大家知道前幾天，《海洋生物多樣性協定》（BBNJ協定）生效了。提個問題：如何在BBNJ框架下公正地處理“海洋環境工程”與藻類爆發的利益沖突？因為隨著大型藻類暴增，可能會有商業公司以后會想著收割公海海藻用于“碳捕捉”或生物能源。那么，在BBNJ關于“惠益分享”的規則下，這種利用公海漂浮資源、并獲取商業利益的行為，是否需要向國際社會補償呢？涉及到這一點的時候，該如何根據BBNJ的規定進行嚴格的環境影響評價（EIA）？

Q4、在BBNJ的背景下，這種漂浮的大型藻類，你覺得究竟應被視為一種受保護的“公海資源”呢，還是應被治理的“跨界污染”？

Q5、針對這種“移動的生態系統”，現有的“區劃管理工具”（ABMTs）是否還有效？BBNJ的核心，是設立公海保護區來保護生物多樣性，但畢竟馬尾藻帶和“穩態轉換”后的藻類群落是隨洋流大規模、長距離移動的。靜不逮動。如果海洋保護區的邊界是靜止的，而受保護的生態對象是跨洋流動的，那么，是否有需要建立一種全新的、隨藻類動態漂移的“流動保護區”管理模式呢？

本文參考資料

https://doi.org/10.1038/s41467-025-66822-5

聲明：1）本文僅代表資訊，信息僅供讀者參考，詳情請看該論文原文；文章不代表平臺觀點。2）本文已經開啟“快捷轉載”；3）歡迎專家、讀者不吝指正、留言、賜稿！歡迎有理有據的不同意見，激發思考、百家爭鳴。

資訊源 | Qi, L., Wang, M., Barnes, B.B. et al.(2025)

文 | 王海詩

排版 | 盧曉雨

歡迎投稿 | editor@oceanbiodiversity.cn

海潮天下

海潮天下

「海潮天下」（Marine Biodiversity）聚焦全球海洋、濕地、生物多樣性治理等環境前沿議題，以科學視角解讀自然與生態奧秘，記錄前沿研究與自然保護實踐，服務科技工作者，助力中國深度參與全球環境治理。我們致力于打造最新、最快、客觀中立、高質量的生物多樣性傳播與學術橋梁，爭取不辜負讀者的每一分鐘。歡迎關注！