海洋充满了统称为浮游生物的微型植物和动物。每个个体生物体都很小，但作为一个整体，这个自由漂浮的社区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，浮游动物反过来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分布将发生显着变化。然而，几乎没有任何研究调查不同种类的浮游生物在未来可能在哪里繁衍生息。
现在，由 Fabio Benedetti 和 Meike Vogt 领导的研究团队填补了这一知识空白的一部分，前者是博士后研究员，后者是苏黎世联邦理工学院 Nicolas Gruber 小组的高级科学家，与瑞士联邦研究所的同事合作。森林、雪地和景观研究 (WSL)。
项目团队整合了一个新的全球数据集，基于各种统计算法和气候模型为 860 多种浮游植物和浮游动物创建分布图。然后，他们将这些地图叠加起来，以确定未来浮游生物群落的样子以及它们可能出现的位置。他们的工作结果最近发表在《自然通讯》杂志上。
变暖推动多样性
Benedetti 和他的同事表明，预计未来许多地区的浮游植物和浮游动物的多样性都会增加，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——即高于 25 摄氏度的温度——浮游植物和浮游动物对变暖的反应不同：浮游植物多样性继续增加，而浮游动物多样性减少。这将导致热带地区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并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，一种目前不占据相同栖息地且相互关系不明确的物种的融合。
研究人员预计，最大的变化发生在高纬度和温带的海洋中——正是那些对 CO2固定和渔业至关重要的区域。
“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对高纬度地区完善的海洋生态系统的存在和运作构成严重威胁，”主要作者贝内代蒂说。
高纬度和中纬度的海洋生态系统目前依赖于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。
为了确定这些因素在浮游生物群落及其大小分布发生变化时是否会发生变化，研究人员模拟了气候变化对两个重要的浮游生物群(硅藻和桡足类)的大小结构的影响。对于这些生物，可以获得关于单个物种大小的数据。
较小的生物体取代较大的生物体
通过模拟，科学家们证明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下降。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数量众多，尤其是在高纬度和温带地区，而较大的生物数量会减少。
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，从而对鱼类产量产生负面影响。
浮游生物在海洋碳固定中也发挥着重要作用。浮游植物固定的一些碳沉入深海，并有效地从与大气的交换中去除。
例如，北冰洋目前是浮游植物的家园，浮游植物比热带海域的大。其中许多都有贝壳，它们的排泄物也更大更重。因此，在它们所含的碳分解回 CO2之前，死亡的生物体及其排泄物都会更快地下沉到更深的地方。由于密度分层和深海环流速度较慢，这些 CO2溶解在更深的水域中，会长时间滞留在深海中。
如果较小的物种取代较大的物种，这种向深海转移的碳将会减少。
然而，科学家们不能确切地说这些影响会有多大。“我们现在唯一可以确定的是，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，以及这种服务的提供在未来是否会发生变化，”贝内代蒂说。
分销转移进展顺利
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观察到浮游生物的分布正在发生变化。第一个系统监测计划，即所谓的连续浮游生物记录仪 (CPR)，始于 1930 年代的北大西洋。在 CPR 数据的帮助下，其他研究人员最近能够证明，自 1950 年代以来，由于气候变暖，较小的桡足类动物已经取代了北大西洋中较大的物种。这也减少了深海中大气CO2的封存。
另一种浮游动物水母也在向北迁移。2005 年，爱尔兰发现大量热带水母涌入，摧毁了沿海的鲑鱼养殖场。“像这样的事件表明浮游生物分布的变化已经在进行中，”合著者迈克沃格特说。
