摘要：▲上图：海藻林是沿海地区高度繁盛的近岸海洋生态系统，在维持气候稳定方面发挥着至关重要的作用。在过去的几十年里，全球评估的海藻林中有38%出现了总体下降，而仅有27%有所增加，导致预计每年全球海藻林损失率为2%。上图是非洲大海藻林（Great African S

本文来源于“海洋与湿地”（OceanWetlands）：

文 | 王海诗（Amphitrite Wong）

▲上图：海藻林是沿海地区高度繁盛的近岸海洋生态系统，在维持气候稳定方面发挥着至关重要的作用。在过去的几十年里，全球评估的海藻林中有38%出现了总体下降，而仅有27%有所增加，导致预计每年全球海藻林损失率为2%。上图是非洲大海藻林（Great African Seaforest）。©Sea Change Project（图文无关）

本文约3100字，阅读约7分钟

你可能听说过“海藻森林”或者“海藻林”（kelp forest）这个词，但可能并不知道，它们对海洋生态有多么重要。其实，海藻森林就像海洋里的大森林一样，是很多海洋生物的家。可是，近年来，很多海藻森林正遭遇一场悄无声息的“入侵”，一种叫做草坪藻的植物正在悄悄地取代这些原本繁茂的海藻。

这背后是什么原因呢？又为什么草坪藻的出现会值得警惕？一项由美国比格罗海洋科学实验室（Bigelow Laboratory for Ocean Sciences）牵头的研究揭示，在缅因湾，一场悄无声息却深远的“化学战争”正在藻类之间展开，深刻影响着当地海洋生态的结构与功能。草坪藻在用一种“隐秘”的方式，改变海洋生态的规则。这项 研究发表于2025年5月22日发表在《科学》期刊上。

该研究首次揭示，地毯藻类通过释放特定化学物质，抑制了海带的再生。这些化学物不仅能杀死海带的配子体（gametophyte）——其早期生命阶段，还造成一个自我强化的反馈循环：地毯藻类越多，释放的有害物质越多，海带恢复就越难，从而进一步巩固了藻类的主导地位。

▲上图：研究地点与珊瑚礁复原力的生态系统级模式。(A至C) 缅因州海岸的研究地点地图（A），其中包括近年来海藻林已崩溃并被草皮藻取代的缅因州西南部重复研究地点（B），以及海藻林仍然占据主导地位的缅因州东北部重复研究地点（C）。图（B）照片由D.S.Y.拍摄；图（C）照片由S.P.F.拍摄。 (D至F) 2021年至2023年间，六个研究地点的成年海藻生物量（克/平方米）（D）、幼年海带密度（数量/平方米）（E）以及草皮藻覆盖率（F）。误差棒表示2021年至2023年全球地点级平均值±标准误差。图源：Shane P. Farrell et al（2025）

首先，我们得知道，海藻森林在海洋中扮演着一个非常重要的角色。它们不仅仅是海洋生物的栖息地，还能帮助净化水质，调节水中的营养物质，甚至能影响海水中的温度和光线。这些森林里的植物，有的像是森林里的大树，有的像是草地里的小草，形成了一个非常复杂的生态网络。海洋里的很多动物，比如一些小鱼、贝壳类，甚至是一些海洋哺乳动物，都和海藻森林的健康有着密切的关系。它们在海藻森林里觅食、躲避天敌、繁衍后代。

但是，随着全球气候变暖和海洋环境的变化，这些原本茂盛的海藻森林却开始“退化”了。一个看似不起眼的小角色——草坪藻（turf algae），正逐渐在这些海藻森林中占据了越来越多的位置。

草坪藻其实就是一类小型的海藻，看起来像是海底的“草坪”，它不像那些大的海藻那样生长得很高，反而是一片片低矮的“草地”。它们是一类由多种丝状藻类和蓝细菌物种组成的异质性群落，通常生长低矮，形成像草坪一样的垫状结构，高度平均不超过10毫米。但问题是，草坪藻的生长速度非常快，一旦它开始在某个区域繁殖，它就会迅速覆盖原本的海藻，导致海藻无法生长和繁殖、占据其生态位。因此，草皮藻的扩张被认为是导致海洋生物多样性下降、生态系统功能改变的重要因素之一。

那为什么草坪藻的这种快速生长会对海洋生态造成这么大的影响呢？

这个问题的答案，就在于草坪藻的“化学武器”里。

其实，草坪藻并不是单纯靠竞争空间和光照来“打败”其他海藻，它还有一个更为隐秘的武器，那就是通过释放一些化学物质，来抑制其他海藻的生长。科学家们通过实验发现，草坪藻在生长的过程中，会向周围的水中释放一些化学物质，这些物质能够抑制海藻种子（孢子）的发芽和生长，甚至让已经长出的海藻受到伤害，无法继续生长。也就是说，草坪藻不仅抢占了空间，还通过化学方式干扰了其他海藻的生长。

为了弄清楚这一点，科学家们在美国缅因州的海域做了一些实验，进行了三年的野外调查。他们采用了非靶向代谢组学方法（non-targeted metabolomics），分析了水体和海藻中的所有小分子成分。这一方法类似于“指纹识别”，可以识别成千上万种未被命名的化学物质。

他们通过分析草坪藻和其他海藻释放的化学物质，发现草坪藻释放的物质，能够直接影响周围海水的化学环境，甚至让其他海藻种类的孢子失去生长能力。简单来说，草坪藻通过这些“毒药”，让周围的海藻根本无法恢复生长。这就像是草坪藻给其他海藻设置了“陷阱”，让它们无论如何都无法在这里“生根发芽”。

令人震惊的是，超过98%的检测化合物在现有化学文献中尚无记载。研究人员借助先进的计算工具，对这些未知化合物进行分子式、结构以及化学家族的预测，从而揭示出地毯藻类统治区域的化学景观与海带森林截然不同。

随后进行的实验显示，海带配子体在暴露于地毯藻类释放的水体或其提取化合物时，存活率大幅下降，部分案例下降幅度高达500%。这直接证实了这些化学物质在实际中对海带幼体构成了致命威胁。

▲上图：采样与分析工作流程图。溶解有机物（DOM）使用定制的底栖有机物采样器进行收集，而海藻组织样本则通过手工采集。所有样本随后进行提取并利用超高效液相色谱-串联质谱（UHPLC-MS/MS）进行分析。经过严格的质量控制后，数据采用标准化工作流程进行统计分析、分子注释、预测和网络构建。图源：Shane P. Farrell et al（2025）

那么，草坪藻是不是故意这样做的呢？其实，草坪藻的这种行为并不是出于恶意，它更多的是一种“生存策略”。在自然界里，所有的植物和动物都在为争夺资源而竞争。草坪藻通过释放化学物质抑制其他植物的生长，其实是在为自己争取更多的空间和资源。就像我们生活中的一些植物，它们可能会通过产生某些特殊的化学物质来防止其他植物在它们旁边生长，草坪藻也是在采用类似的方式来获得生存空间。

而这种生存策略，在气候变化的背景下变得更加有效。随着全球气温的升高，海洋表层的水温也在不断增加，草坪藻在温暖的海水中生长得更快，繁殖速度也大大加快。这就意味着，草坪藻的入侵速度会越来越快，逐渐替代那些本来应该在海底生长的大型海藻。

这种变化对海洋生态系统的影响是深远的。草坪藻虽然在短期内能够快速覆盖海底，但它的生长模式并不能提供一个良好的栖息环境给许多海洋生物。比如，一些小型鱼类和海洋无脊椎动物，它们依赖海藻森林提供的结构和食物来源来生存。如果草坪藻取代了海藻，这些动物的栖息地就会消失，它们的生存环境将遭遇威胁。长期来看，这种变化可能导致整个生态系统的物种多样性下降，甚至破坏一些重要的生态功能。

▲上图：潜水影像展示了海藻主导礁（上图）与草皮藻主导礁（下图）之间的生境差异。研究人员记录了缅因州大片海岸的海带森林如何崩溃，以及在海带消失后草皮藻如何大量繁殖。（图片来源：Shane Farrell）

科学家们进一步研究发现，草坪藻的化学物质不仅仅影响海藻的生长，它们还可能影响其他海洋生物的行为和健康。比如，一些本来依赖海藻寻找食物和庇护的鱼类，可能因为草坪藻的覆盖而失去栖息地，这会影响它们的生长和繁殖。同时，草坪藻的过度生长也会改变海底的光照条件，进而影响整个海洋生态链中的其他生物。

“令人惊讶的是，我们在地毯藻类释放的化学物中，也发现了热带珊瑚礁恢复过程中同类分子的踪迹。”该研究的首席研究员Doug Rasher博士表示，“这表明，全球不同生态系统中或许存在一种普遍但被低估的化学调控机制。”

那么，草坪藻的出现能不能逆转呢？有没有办法恢复那些受损的海藻森林呢？

换句话说，草坪藻的扩张是气候变化和海洋环境变化的一种直接反映。科学家认为，恢复海藻森林并不是一件容易的事情。要想让这些海藻重新生长，需要采取一些特别的措施。减少草坪藻的生长是一个关键。科学家们建议，可以通过控制水温、减少水中营养物质的过度积累来减少草坪藻的过度生长。此外，保护原本的海藻栖息地，帮助海藻恢复生长，也是一个有效的措施。

不过，单靠这些手段可能还不足以彻底解决问题。毕竟，全球气候变暖的趋势是一个长期的挑战，而海藻森林的恢复也需要时间和耐心。因此，除了采取本地的保护措施，全球范围内减少温室气体排放、减缓气候变化速度，也是必不可少的工作。

感兴趣的“海洋与湿地”（OceanWetlands）读者可以参看全文：

Shane P. Farrell et al. ,Turf algae redefine the chemical landscape of temperate reefs, limiting kelp forest recovery.Science388,876-880(2025).DOI:10.1126/science.adt6788

本文仅代表资讯，供读者参考，不代表平台观点。资讯源 | Shane P. Farrell et al. (2025)

编译 | 王海诗 （Amphitrite Wong）审核 | Linda Wong, Sara排版 | 绿叶

【参考资料】

海湿·往期相关报道

❁ 禁止捕鱼有助于海藻林抵御海洋热浪

❁ 美国加州海藻林的复苏：科学家与时间赛跑

❁ 碳存大功臣！海藻森林

❁ 迎接海藻产业的黄金时代：可持续发展与巨大市场

❁ 全球海藻林每年向深海碳汇输送1000万吨碳

【海湿·小百科】海洋哺乳动物如鲸鱼、海豚、海牛、儒艮、鲸鲨等濒危物种，在水中活动时，很容易与航行的船舶发生碰撞。开放式螺旋桨高速旋转，一旦与这些大型动物发生碰撞，极易造成严重的撕裂伤、骨折、切割，甚至当场死亡。许多动物直接沉尸深海，很难被发现。此外，开放式螺旋桨对于人类（游泳者、潜水人员和海上作业人员）的伤害案例也比比皆是。许多专家建议，在海洋保护区、或重要海洋哺乳动物区域（IMMAs）或重要迁徙路线上降低船舶速度、加装螺旋桨保护装置，是减少损害、保护海洋生物多样性的良好举措。（海洋与湿地·宣）

来源：中国绿发会