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海洋原绿球藻（Prochlorococcus marinus）的透射电子显微镜图像，表面覆盖一层绿色

海洋升温威胁地球“造氧机”：全球近三分之一的氧气或面临危机

如果没有光合作用，地球将失去勃勃生机。这种利用太阳能驱动全球大部分食物链的机制，由各类植物、藻类和蓝藻共同承担，但其中一种名为“普罗氯球藻”的蓝绿藻，作为地球上最丰富的光合生物，其作用尤为关键。

这种海洋微生物体积在蓝藻中也属微小，却在其栖息地乃至更广阔的区域发挥着非同寻常的影响力——它贡献了近三分之一的地球氧气产量，构成了海洋食物网的重要基石。

然而，一项最新研究显示，普罗氯球藻及其众多受益者，可能比此前预想的更易受海洋温度上升的影响。

普罗氯球藻分布广泛，栖息于全球75%以上的日光照射表层水域，在热带及周边海域最为常见，完美适应了温暖且营养匮乏的环境。

美国华盛顿大学的海洋学家弗朗索瓦·里巴莱特是这项研究的主要作者，他指出：“热带近海海域呈现出明艳的蔚蓝色，那是因为除了普罗氯球藻，水中几乎没有其他生物。”

正是因为其对高温的亲和性，部分专家曾认为，随着化石燃料燃烧及碳汇减少导致海洋温度持续攀升，普罗氯球藻可能会茁壮生长。然而，这项新研究对此提出了质疑，表明高温环境未必对这种微生物有利。研究者指出，普罗氯球藻的理想生长温度区间为19到28摄氏度，并警告多数热带及亚热带海域预计将在75年内突破这一温度上限。

“长期以来，科学家认为蓝绿藻将在未来蓬勃发展，但在最温暖的区域，它们的生长状况并不理想，这意味着海洋食物网的其余部分将面临碳源（即食物）减少的困境，”里巴莱特表示。

现有关于这些微生物的数据主要来自实验室培养的细胞，因此里巴莱特及其团队试图从自然环境中的普罗氯球藻获取新数据。

“我提出的问题是最基本的，”里巴莱特表示，“它们在温暖环境中是否感到舒适？还是不适应高温？”

托马斯·G·汤普森号研究船上载有监测光合蓝藻的设备，拍摄的日落景色

为了寻找答案，研究团队在历时13年、共计90次航次中，采集了8000亿个普罗氯球藻尺寸的细胞样本进行分析。他们使用了一种由里巴莱特共同研发的流式细胞仪，该设备专为检测普罗氯球藻等微型浮游植物而设计。研究人员通过船载设备的激光测量微生物，并运用基于成熟方法的统计模型估算其生长情况，整个过程对研究对象干扰极小。

研究发现，细胞分裂速率随纬度变化，作者将其归因于水温差异，而非光照或营养物质的变化。这些微生物在19到28摄氏度的相对温暖水域表现最佳，但超出该范围后却意外地难以生存。当水温超过30摄氏度时，细胞分裂速度急剧减缓，仅为耐受范围下限水域记录值的三分之一。

“它们的崩溃温度远低于我们的预期，”里巴莱特表示。

热带海域因水温较高导致营养物质贫瘠，这限制了深层营养物质向上循环。普罗氯球藻等蓝藻通过缩小体型和精简基因组来适应环境，其基因组已被精简至最基本要素。尽管精简基因组带来优势，但微生物可能因此丧失了与应激反应相关的远古基因，这可能限制其应对快速升温的韧性。

这可能为另一种蓝藻——蓝球藻——打开了机会之门。这种藻类与普罗氯球藻共同主宰着热带和亚热带海域。蓝球藻能适应更温暖的水域，但需要更多营养物质。然而，如果它真的取代了普罗氯球藻的生态位，我们尚不清楚这将如何影响整个食物网。

“若蓝球藻属占据主导地位，其他生物未必能像与普罗氯球藻属共存数百万年那样，与其建立相同的互动模式，”里巴莱特指出。

研究显示，在本世纪末的温和升温情景下，普罗氯球藻在热带地区的生产力可能下降17%；若升温加剧，则可能锐减51%。全球范围内，中度变暖将导致其生产力下降10%，极端变暖情景下则可能减少37%。

“它们的地理分布范围将向南北两极扩展，”里巴莱特指出，“虽然不会消失，但栖息地将发生迁移。”

研究作者指出该研究存在局限性，包括研究方法可能掩盖了罕见的耐热菌株。虽然数据覆盖了多个海洋区域，但许多重要的热带区域仍未纳入研究范围。

“这是目前数据最简单的解释，”里巴巴莱特表示，“如果发现新的耐热菌株证据，我们将欢迎这一发现。这将为这些关键生物带来希望。”

如果说，海洋是地球的肺，那这些微小的微生物，就是这颗巨大肺脏里，那些最不可或缺的肺泡。它们悄无声息地工作，为我们制造着赖以生存的氧气。然而，当气温的升高像一把无形的刀，正在改变它们的生活环境时，我们才意识到，一场看似遥远的危机，正以一种最微观、最基础的方式，悄然逼近。而我们能做的，不只是在纸上讨论，而更应该思考：一个健康的星球，究竟需要我们做出怎样的改变？