太平洋海洋热浪激增后热水中的多个生态系统

不断上升的海洋温度正在席卷海洋，打破记录，并为海洋生物创造问题条件。与陆地上的热浪不同，突然的海洋变暖期可能会激增数月或数年。在世界各地，这些“海洋热浪”导致了大规模的物种死亡和流离失所事件、经济衰退和栖息地丧失。新的研究表明，即使是海洋中免受捕捞的地区仍然容易受到气候变化引发的这些极端事件的影响。

由加州大学圣巴巴拉分校的研究人员领导的一项今天发表在 《全球变化生物学》 上的研究发现，虽然加州的海洋保护区（MPA）网络 提供了许多社会和生态效益，但它们对海洋变暖的影响没有弹性。海洋保护区是海洋中限制捕鱼等人类活动的地方，以保护和保护海洋生态系统、栖息地、物种和文化资源。这项研究是在UCSB 国家生态分析与综合中心 （NCEAS）对加州MPA网络进行的为期10年的审查的一部分，发现海洋热浪会影响生态群落，无论它们是否在海洋保护区内受到保护。

“加利福尼亚州和世界各地的海洋保护区有很多好处，例如增加鱼类丰度，生物量和多样性，”Joshua Smith说，他在NCEAS担任博士后研究员时领导了这项研究。“但它们的设计目的从未是为了缓冲气候变化或海洋热浪的影响而设计的。

史密斯和来自世界各地的合著者是NCEAS工作组的成员，该工作组旨在综合来自加州多样化海洋栖息地的数十年长期生态监测数据。该小组由UCSB海洋科学研究所研究员Jenn Caselle和Cal State University Northridge教授Kerry Nickols共同领导，他现在与非营利组织Ocean Visions合作，旨在为加州的政策制定者和自然资源管理者提供可操作的科学结果，作为MPA网络全州十年评估的一部分。他们的分析跨越了有记录以来最大的海洋热浪，从2014年到2016年，热浪穿过太平洋向加利福尼亚蔓延。

怪物海洋热浪是由环境双重打击形成的 – 绰号为“斑点”的不寻常的海洋变暖，随后是一次重大的厄尔尼诺事件，延长了闷热的海水温度。海洋热浪席卷了从阿拉斯加到巴哈的西海岸，留下了食物网的改变，渔业的崩溃，海洋生物种群的转移以及其他各种后果。

随着世界各地的海洋保护区管理者面临越来越多的气候冲击，海洋保护区在多大程度上能够缓冲这些事件中最糟糕的情况已成为一个重要问题。工作组的科学家们询问加州保护区的生态群落在如此严重和持久的热浪之后的表现如何：社区是否会发生变化，如果是，如何？当海洋热浪消退时，他们会“反弹”吗？海洋保护区能否保护敏感种群或促进恢复？

为了找到问题的答案，他们综合了从位于中央海岸各种生态系统中的13个禁捕海洋保护区收集的十多年数据：潮间带岩石，海带森林，浅岩礁和深岩礁。该团队使用热浪之前，期间和之后的数据研究了这些区域内外的鱼类，无脊椎动物和海藻种群。

他们还关注了其中两个栖息地，即潮间带岩石和海带森林，在整个全州网络中的28个MPA，以衡量这些地点是否促进了一种特定形式的气候适应力 – 维持人口和社区结构。

“我们使用不采取海洋保护区作为一种比较，看看受保护的生态群落是否比捕鱼发生的地方更好地应对海洋热浪，”史密斯说，他现在是蒙特利湾水族馆的海洋保护研究员。

结果有些发人深省，尽管并非完全出乎意料。

“海洋保护区没有促进跨栖息地或跨社区的抵抗或恢复，”Caselle说。“面对这场前所未有的海洋热浪，大多数栖息地的社区确实发生了巨大变化。但是，除了一个例外，海洋保护区内外的变化都同样发生。这项研究的新颖之处在于，我们在许多不同的栖息地和分类群中看到了类似的结果，从深水到浅礁，从鱼类到藻类。

根据史密斯的说法，这些发现的含义是，海洋的每个部分都受到气候变化的威胁。“海洋保护区在许多设计方式上都是有效的，但我们的研究结果表明，仅靠海洋保护区不足以缓冲气候变化的影响。

现在的关键问题是未来会发生什么？在这项研究使用到2020年的数据时，生态群落还没有恢复到以前的热浪前状态。根据该论文，这些生态群落转向“冷水物种相对比例明显下降和温水物种增加”。例如，señorita鱼（Oxyjulis californica）的丰度增加，这是一种具有温水亲和力的亚热带物种，以前在加利福尼亚中部很少见，对群落的转移产生了巨大的影响。这些物种是否在其新位置持续存在还有待观察。

“这项研究清楚地表明了为什么对加州海洋保护区的长期监测如此重要，”Caselle说。“在这一点上，其中一些时间序列超过25年，这些数据对于理解和准备人类社区为海洋社区发生的变化至关重要。继续研究将表明，与捕捞区域相比，海洋保护区中海洋群落的未来变化是否以不同的速度或不同的基态发生。

尽管海洋保护区抵抗海洋热浪的能力有限，但它们确实带来了好处，其中最重要的是能够研究气候变化对未受渔业影响的地区的复杂影响。作为定期监测的人为干扰最小的地区，它们为研究海洋生态系统对不断变化的条件的反应提供了机会，并有可能相应地调整管理技术。此外，正如史密斯所说，“海洋保护区的生态群落仍然受到保护，即使它们因热浪而有所不同。鉴于预计未来海洋热浪的频率和规模将增加，需要迅速的气候行动和基于自然的解决方案作为增强海洋健康的额外途径。

Kerry Nickols补充说：“由于气候变化的破坏性影响已经很明显，我们必须坦率地制定气候解决方案，这一点非常重要 – 只要我们燃烧化石燃料并使全球海洋生态系统变暖，即使它们受到保护免受捕捞，海洋生态系统也将处于危险之中。

本文是NCEAS工作组领导的系列论文中的第一篇。即将发表的文章将研究整个加州海洋保护区网络的人类参与，海洋保护区对鱼类种群和渔业的影响，以及为人类和自然服务的海洋保护区的综合。