熱帶海洋孕育著我們星球上最多樣化的浮游生物群落，它們是海洋食物網的基礎。然而，令人驚訝的是，由於全球變冷，熱帶地區現代浮游生物的多樣性只是最近才出現的，即在過去800萬年內。這是由德克薩斯大學奧斯汀分校的研究人員最近領導的一項研究中發現的。

一個帶殼浮游生物的顯微鏡圖像。根據德克薩斯大學奧斯汀分校的研究，像這樣的浮游生物種群在過去全球變冷期間在熱帶地區蓬勃發展，隨著氣候變暖可能會消失。

這一發現引發了人們對海洋快速變暖對浮游生物分佈的潛在影響的關注，因為它們可能被迫遷離熱帶地區，從而對海洋生態系統造成不利影響。這可能會對金槍魚等關鍵經濟魚種以及依賴它們的沿海社區產生不利影響，這項研究最近發表在《自然》雜誌上。

研究人員利用微化石來追踪一組被稱為有孔蟲的浮游生物的歷史，發現在地球最後一次如此溫暖的時候–就在800萬年前全球開始降溫之前–熱帶浮游生物種群生活在距今天2000多英里的水域。過去800萬年的自然冷卻使浮游生物在熱帶地區蓬勃發展，但在過去的一個世紀裡，氣候變化逆轉了這種情況。

2023年，Joides Resolution號科學鑽探船在希臘的聖托里尼島附近。船上有任務科學家亞當-伍德豪斯，他是德克薩斯大學地球物理研究所的博士後研究員。他對以前任務中收集的微化石的研究揭示了氣候如何影響全球浮游生物的數量。

“地球目前的生物圈是為冰期而進化的，”主要作者、德克薩斯大學地球物理研究所的博士後亞當-伍德豪斯說。”通過突然切換到800萬年前的地球，我們不僅僅是殺死了幾個物種，我們正在改變整個大氣和海洋的化學成分，而沒有什麼是可以補救的。”

為了進行這項研究，研究人員分析了在55年的科學海洋鑽探過程中收集的50萬個微化石的數據庫–這是同類中最大的一個。每個化石的外殼都告訴人們浮游生物生活的地點和時間，它的棲息地有多深，以及它周圍海洋的條件。

科學家們將這些信息分組，並與過去氣候變化的地質記錄一起進行分析。他們發現，隨著800萬年前全球開始降溫，浮游生物物種被推向了赤道。到了現代，最多樣化的浮游生物種群已經轉移到了熱帶地區，而今天的兩極地區對於除了少數特殊物種之外的所有物種來說都變得太苛刻了。

研究人員說，隨著全球溫度和大氣中的二氧化碳現在接近800萬年前的水平，這些發現表明浮游生物物種可能撤離赤道並向極地移動。對現代浮游生物的其他研究已經記錄了這種情況的跡象。研究人員擔心，浮游生物種群多樣性的喪失可能會引發一連串的滅絕，就像在雨林中看到的伐木和火災後的滅絕。

哈佛大學網絡科學家Anshuman Swain說：”現在重要的是確定氣候變化對這些物種的影響將如何在整個食物網中級聯，”他共同領導這項研究。

在分析數據時，研究人員使用了一種在調查像Twitter這樣的社會結構時比較有名的技術來揭示浮游生物進化、棲息地和氣候變化之間的深層聯繫。網絡分析最初是為了探索社會學中的社會互動和友誼而開發的，現在正越來越多地被用於生態學和環境科學中，並可能有助於為減輕氣候變化的最壞影響提供信息，Swain說。

利茲大學海洋微古生物學副教授Tracy Aze說，然而，採取行動的時間可能已經不多了，他幫助開發了浮游生物數據庫，但沒有參與當前的研究。根據Aze的說法，今天前所未有的變暖意味著世界現在是在不可預測的時間尺度上運行。

她說：”我們已經開始看到許多海洋群體，如魚類和浮游生物的多樣性出現了明顯的差異，這一事實意味著我們可能比我們想像的更接近某些溫度臨界點。”