▲上圖：海藻林是沿海地區高度繁盛的近岸海洋生態系統，在維持氣候穩定方面發揮著至關重要的作用。在過去的幾十年里，全球評估的海藻林中有38%出現了總體下降，而僅有27%有所增加，導致預計每年全球海藻林損失率為2%。上圖是非洲大海藻林（Great African Seaforest）。?Sea Change Project（圖文無關）
你可能聽說過“海藻森林”或者“海藻林”（kelp forest）這個詞，但可能并不知道，它們對海洋生態有多么重要。其實，海藻森林就像海洋里的大森林一樣，是很多海洋生物的家。可是，近年來，很多海藻森林正遭遇一場悄無聲息的“入侵”，一種叫做草坪藻的植物正在悄悄地取代這些原本繁茂的海藻。

這背后是什么原因呢？又為什么草坪藻的出現會值得警惕？一項由美國比格羅海洋科學實驗室（Bigelow Laboratory for Ocean Sciences）牽頭的研究揭示，在緬因灣，一場悄無聲息卻深遠的“化學戰爭”正在藻類之間展開，深刻影響著當地海洋生態的結構與功能。草坪藻在用一種“隱秘”的方式，改變海洋生態的規則。這項 研究發表于2025年5月22日發表在《科學》期刊上。

該研究首次揭示，地毯藻類通過釋放特定化學物質，抑制了海帶的再生。這些化學物不僅能殺死海帶的配子體（gametophyte）——其早期生命階段，還造成一個自我強化的反饋循環：地毯藻類越多，釋放的有害物質越多，海帶恢復就越難，從而進一步鞏固了藻類的主導地位。

▲上圖：研究地點與珊瑚礁復原力的生態系統級模式。(A至C) 緬因州海岸的研究地點地圖（A），其中包括近年來海藻林已崩潰并被草皮藻取代的緬因州西南部重復研究地點（B），以及海藻林仍然占據主導地位的緬因州東北部重復研究地點（C）。圖（B）照片由D.S.Y.拍攝；圖（C）照片由S.P.F.拍攝。 (D至F) 2021年至2023年間，六個研究地點的成年海藻生物量（克/平方米）（D）、幼年海帶密度（數量/平方米）（E）以及草皮藻覆蓋率（F）。誤差棒表示2021年至2023年全球地點級平均值±標準誤差。圖源：Shane P. Farrell et al（2025）

首先，我們得知道，海藻森林在海洋中扮演著一個非常重要的角色。它們不僅僅是海洋生物的棲息地，還能幫助凈化水質，調節水中的營養物質，甚至能影響海水中的溫度和光線。這些森林里的植物，有的像是森林里的大樹，有的像是草地里的小草，形成了一個非常復雜的生態網絡。海洋里的很多動物，比如一些小魚、貝殼類，甚至是一些海洋哺乳動物，都和海藻森林的健康有著密切的關系。它們在海藻森林里覓食、躲避天敵、繁衍后代。

但是，隨著全球氣候變暖和海洋環境的變化，這些原本茂盛的海藻森林卻開始“退化”了。一個看似不起眼的小角色——草坪藻（turf algae），正逐漸在這些海藻森林中占據了越來越多的位置。

草坪藻其實就是一類小型的海藻，看起來像是海底的“草坪”，它不像那些大的海藻那樣生長得很高，反而是一片片低矮的“草地”。它們是一類由多種絲狀藻類和藍細菌物種組成的異質性群落，通常生長低矮，形成像草坪一樣的墊狀結構，高度平均不超過10毫米。但問題是，草坪藻的生長速度非常快，一旦它開始在某個區域繁殖，它就會迅速覆蓋原本的海藻，導致海藻無法生長和繁殖、占據其生態位。因此，草皮藻的擴張被認為是導致海洋生物多樣性下降、生態系統功能改變的重要因素之一。

那為什么草坪藻的這種快速生長會對海洋生態造成這么大的影響呢？

這個問題的答案，就在于草坪藻的“化學武器”里。

其實，草坪藻并不是單純靠競爭空間和光照來“打敗”其他海藻，它還有一個更為隱秘的武器，那就是通過釋放一些化學物質，來抑制其他海藻的生長。科學家們通過實驗發現，草坪藻在生長的過程中，會向周圍的水中釋放一些化學物質，這些物質能夠抑制海藻種子（孢子）的發芽和生長，甚至讓已經長出的海藻受到傷害，無法繼續生長。也就是說，草坪藻不僅搶占了空間，還通過化學方式干擾了其他海藻的生長。

為了弄清楚這一點，科學家們在美國緬因州的海域做了一些實驗，進行了三年的野外調查。他們采用了非靶向代謝組學方法（non-targeted metabolomics），分析了水體和海藻中的所有小分子成分。這一方法類似于“指紋識別”，可以識別成千上萬種未被命名的化學物質。

他們通過分析草坪藻和其他海藻釋放的化學物質，發現草坪藻釋放的物質，能夠直接影響周圍海水的化學環境，甚至讓其他海藻種類的孢子失去生長能力。簡單來說，草坪藻通過這些“毒藥”，讓周圍的海藻根本無法恢復生長。這就像是草坪藻給其他海藻設置了“陷阱”，讓它們無論如何都無法在這里“生根發芽”。

令人震驚的是，超過98%的檢測化合物在現有化學文獻中尚無記載。研究人員借助先進的計算工具，對這些未知化合物進行分子式、結構以及化學家族的預測，從而揭示出地毯藻類統治區域的化學景觀與海帶森林截然不同。

隨后進行的實驗顯示，海帶配子體在暴露于地毯藻類釋放的水體或其提取化合物時，存活率大幅下降，部分案例下降幅度高達500%。這直接證實了這些化學物質在實際中對海帶幼體構成了致命威脅。

▲上圖：采樣與分析工作流程圖。溶解有機物（DOM）使用定制的底棲有機物采樣器進行收集，而海藻組織樣本則通過手工采集。所有樣本隨后進行提取并利用超高效液相色譜-串聯質譜（UHPLC-MS/MS）進行分析。經過嚴格的質量控制后，數據采用標準化工作流程進行統計分析、分子注釋、預測和網絡構建。圖源：Shane P. Farrell et al（2025）
那么，草坪藻是不是故意這樣做的呢？其實，草坪藻的這種行為并不是出于惡意，它更多的是一種“生存策略”。在自然界里，所有的植物和動物都在為爭奪資源而競爭。草坪藻通過釋放化學物質抑制其他植物的生長，其實是在為自己爭取更多的空間和資源。就像我們生活中的一些植物，它們可能會通過產生某些特殊的化學物質來防止其他植物在它們旁邊生長，草坪藻也是在采用類似的方式來獲得生存空間。

而這種生存策略，在氣候變化的背景下變得更加有效。隨著全球氣溫的升高，海洋表層的水溫也在不斷增加，草坪藻在溫暖的海水中生長得更快，繁殖速度也大大加快。這就意味著，草坪藻的入侵速度會越來越快，逐漸替代那些本來應該在海底生長的大型海藻。

這種變化對海洋生態系統的影響是深遠的。草坪藻雖然在短期內能夠快速覆蓋海底，但它的生長模式并不能提供一個良好的棲息環境給許多海洋生物。比如，一些小型魚類和海洋無脊椎動物，它們依賴海藻森林提供的結構和食物來源來生存。如果草坪藻取代了海藻，這些動物的棲息地就會消失，它們的生存環境將遭遇威脅。長期來看，這種變化可能導致整個生態系統的物種多樣性下降，甚至破壞一些重要的生態功能。

▲上圖：潛水影像展示了海藻主導礁（上圖）與草皮藻主導礁（下圖）之間的生境差異。研究人員記錄了緬因州大片海岸的海帶森林如何崩潰，以及在海帶消失后草皮藻如何大量繁殖。（圖片來源：Shane Farrell）

科學家們進一步研究發現，草坪藻的化學物質不僅僅影響海藻的生長，它們還可能影響其他海洋生物的行為和健康。比如，一些本來依賴海藻尋找食物和庇護的魚類，可能因為草坪藻的覆蓋而失去棲息地，這會影響它們的生長和繁殖。同時，草坪藻的過度生長也會改變海底的光照條件，進而影響整個海洋生態鏈中的其他生物。

“令人驚訝的是，我們在地毯藻類釋放的化學物中，也發現了熱帶珊瑚礁恢復過程中同類分子的蹤跡。”該研究的首席研究員Doug Rasher博士表示，“這表明，全球不同生態系統中或許存在一種普遍但被低估的化學調控機制。”

那么，草坪藻的出現能不能逆轉呢？有沒有辦法恢復那些受損的海藻森林呢？

換句話說，草坪藻的擴張是氣候變化和海洋環境變化的一種直接反映。科學家認為，恢復海藻森林并不是一件容易的事情。要想讓這些海藻重新生長，需要采取一些特別的措施。減少草坪藻的生長是一個關鍵。科學家們建議，可以通過控制水溫、減少水中營養物質的過度積累來減少草坪藻的過度生長。此外，保護原本的海藻棲息地，幫助海藻恢復生長，也是一個有效的措施。

不過，單靠這些手段可能還不足以徹底解決問題。畢竟，全球氣候變暖的趨勢是一個長期的挑戰，而海藻森林的恢復也需要時間和耐心。因此，除了采取本地的保護措施，全球范圍內減少溫室氣體排放、減緩氣候變化速度，也是必不可少的工作。

本文僅代表資訊，供讀者參考，不代表平臺觀點。
資訊源 | Shane P. Farrell et al. (2025)

編譯 | 王海詩 （Amphitrite Wong）
審核 | Linda Wong, Sara
排版 | 綠葉

參考資料略

來源: 海洋與濕地