极端气候如何引爆“绿色灾难”？马尾藻的疯狂生长，原因颠覆认知

说起海藻，大家可能首先想到的是寿司里的紫菜，或者是海边那些绿油油、滑溜溜的东西。但是，你知道吗？最近几年，在大西洋和加勒比海，出现了一种疯狂生长的海藻，叫做马尾藻。它们像“绿色海啸”一样，铺天盖地地涌向海滩，给当地的生态环境和居民生活带来了不少麻烦。

大量马尾藻被海浪冲刷至古巴海滩上。摄影：Bogdan Giușcă（2014年2月）

事实上，自2011年以来，大西洋马尾藻带（Great Atlantic Sargassum Belt）的异常增长一直困扰着科学界。“海洋与湿地”（OceanWetlands）小编注意到，一项发表于2025年2月8日《自然·通讯地球与环境》的研究，揭示了导致这一现象发生的关键转折点。研究人员发现，2009-2010年连续两年的强负北大西洋涛动（NAO）极端事件，改变了海洋环流模式，将马尾藻推向热带大西洋，从而开启了大规模暴发的序幕。

这张图片展示了2021年7月热带大西洋的马尾藻覆盖情况和表层叶绿素分布。其中，棕色区域代表马尾藻的覆盖范围，数据来源于MODIS AFAI卫星观测，覆盖率在0.001%至0.2%之间。绿色区域则表示表层叶绿素的分布，单位为毫克每立方米，数据来源于GlobColour月度合并产品。图片还叠加了表面洋流的示意图，包括北大西洋赤道流（NEC）、南大西洋赤道流的南北分支（nSEC和sSEC）、北大西洋赤道逆流（NECC）、北巴西流（NBC）、加勒比海流（CC）和墨西哥湾环流（LC）。蓝色的等值线表示降水量为9毫米/天的区域，被认为是热带辐合带（ITCZ）的位置。图源：Jouanno, Julien, et al.（2025）

由美国南佛罗里达大学、图卢兹大学、索邦大学等机构的科学家组成的研究团队，利用计算机模型分析了大西洋海洋环流的变化。他们发现，北大西洋涛动（NAO）是一种影响大西洋风场和洋流的气象现象。当NAO处于负位相时，北大西洋的风向、水流模式都会发生显著变化。

在2009-2010年的强负NAO事件中，风和洋流共同作用，将原本主要分布于萨加索海（Sargasso Sea）的大量马尾藻向欧洲方向推移，随后部分海藻被引导向南，最终进入热带大西洋。研究人员指出，最初进入热带的马尾藻只是零星的斑块，但由于温暖的海水、充足的阳光和适宜的养分条件，这些海藻迅速繁殖，并在之后的年份中形成了每年定期暴发的趋势。

上图：马尾藻在海面可以绵延数英里。这些漂浮的海藻团块，在墨西哥湾暖流带来的强风和海浪作用下聚集在一起，形成长长的带状分布。照片由美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的海洋探索项目于2002年8月9日拍摄。

此前，科学家们对于马尾藻爆发的养分来源存在分歧。一部分研究认为，亚马逊河等大河输入的陆源养分可能是促成马尾藻繁殖的关键因素。不过，这个研究却提出了一个新的解释：

通过计算机模拟多年间的风场、洋流和海洋营养盐分布，研究人员发现，马尾藻的主要养分并非来自河流，而是来源于海洋的垂直混合过程（vertical mixing）。这一过程是由于季节性风的变化，使得富含营养盐的深层海水被带到表层，为马尾藻提供了充足的养分。在充足的光照条件下，这些浮游藻类得以快速繁殖，并形成大规模爆发。

漂浮马尾藻（Sargassum fluitans）的近距离特写，它是构成大西洋中部马尾藻带（GASB）的主要褐藻物种之一，也是导致加勒比海和美洲墨西哥湾沿岸大量海藻堆积的罪魁祸首。照片清晰地展示了马尾藻独特的形态特征，包括叶状体、气囊以及复杂的枝状结构。这些特征使马尾藻能够在海洋表面漂浮，并形成大规模的漂浮垫。摄影：Susan Jackson. 图源：美国环保署

“这一发现令人惊讶，”研究合著者、南佛罗里达大学海洋科学学院的Frank Muller-Karger教授表示，“我们此前曾提出过假设，认为河流并不是导致热带大西洋马尾藻爆发的主要养分来源，而本研究的模型支持了这一观点。”

【研究方法】用模型来验证假设

自2011年以来，热带大西洋和加勒比海每年都会出现大规模的漂浮马尾藻爆发，给西非和加勒比海沿岸的生态系统和经济带来了严重的健康和经济问题。关于2011年以来马尾藻持续爆发的原因及其年际变化，科学界提出了多种假设。其中，关于马尾藻的起源和营养来源，主要有两种观点：一是大陆或大气输入增加了大西洋的营养供应；二是2009/2010年NAO事件期间，种子种群的长距离运输，以及热带北大西洋上层水柱季节性垂向混合带来的营养供应刺激了马尾藻的爆发。

为了验证这些假设，研究人员构建了一个跨盆地的数值模拟模型，该模型能够准确地模拟马尾藻的运输、生长和衰退过程。模型结果证实，2009/2010年极端NAO事件引起的环流异常是2010年马尾藻分布模式转变的关键因素。NAO事件导致的异常洋流将马尾藻从副热带北大西洋环流区输送到中部和东部大西洋，随后，马尾藻向南移动到热带地区，并在那里找到了适宜的生长环境。

此外，模型结果还表明，热带大西洋的垂向混合是2011年以来马尾藻持续爆发的主要营养来源。热带赤道北大西洋的季节性垂向混合和埃克曼抽吸将底层富含营养物质的水体带到表层，为马尾藻的生长提供了充足的营养。与河流或大气输入的营养物质相比，垂向混合带来的营养物质对马尾藻的生长更为重要。

这项研究还探讨了其他可能影响马尾藻爆发的因素，例如温度、光照和营养盐。结果表明，温度和光照是限制马尾藻在北大西洋副热带环流区生长的主要因素，而在热带大西洋，温度和光照条件全年都适宜马尾藻的生长。此外，模型还显示，氮固定作用是马尾藻的重要氮源，特别是在热带大西洋西部。

马尾藻作为一类漂浮的大型海藻，自2011年以来，它每年都会大量侵袭加勒比海地区的海滩，给当地旅游业、渔业及海洋生态系统带来了严重影响。海滩上的马尾藻腐烂后会释放硫化氢，影响空气质量，并对海洋生物的健康构成威胁。同时，当地政府需要投入大量资金进行清理，以减少对旅游业的冲击。这项研究不仅揭示了加勒比海地区马尾藻暴发的真正成因，还为全球应对海洋生态变化提供了重要的科学依据。

本研究的成果不仅深化了人们对大规模马尾藻暴发机制的认识，也为未来预测和管理这一生态问题提供了新的科学依据。通过持续监测北大西洋涛动的变化，研究人员可以更准确地预测未来几年马尾藻的增长趋势，从而帮助沿海国家和地区制定更有效的应对策略。

该研究团队强调，未来仍需进一步研究气候变化对北大西洋涛动的长期影响，以及可能影响马尾藻生长的其他环境因素。此外，针对马尾藻的综合管理方案，如海上清理、生物利用（如将其转化为生物燃料或肥料）等，仍然需要进一步的技术突破和政策支持。

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