廈門大學(xué)環(huán)境與生態(tài)學(xué)院李藝副教授聯(lián)合校內(nèi)外學(xué)者在海洋連通性如何影響生物多樣性研究方面取得進展，相關(guān)成果以“Climate-driven connectivity loss impedes species adaptation to warming in the deep ocean”為題發(fā)表于《Nature Climate Change》，本研究為第一作者林宇軒在廈門大學(xué)本科期間課題。研究將陸地景觀連通性理論拓展至海洋生態(tài)系統(tǒng)，首次基于人類活動干擾提出了跨海洋分層的連通性評估框架，揭示了全球變暖對海洋生態(tài)系統(tǒng)連通性的深遠影響。研究發(fā)現(xiàn)，海洋氣候連通性的流失將隨深度加劇，并將顯著削弱深海物種遷移和適應(yīng)氣候變化的能力，造成深海物種棲息地不斷壓縮，從而威脅深海生物多樣性。這一發(fā)現(xiàn)不僅挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)認(rèn)知中“海洋表層受氣候變化影響最大”的觀點，也為理解海洋生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性提供了全新視角，突顯了全球變暖對海洋生物多樣性保護的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，并為探索氣候變化下海洋優(yōu)先保護區(qū)的劃定提供了科學(xué)依據(jù)。

研究背景

氣候變化正在加劇海洋生物多樣性的喪失。在海洋中，空間上相互連通且氣候條件相似的海域為物種洄游提供了“藍色高速路”和“氣候避難所”。例如，物種可以通過遷移到適宜的新棲息地來規(guī)避原有棲息地氣候變暖的威脅，而氣候連通性使得物種遷徙和規(guī)避氣候變化的影響成為可能。與陸地物種相比，海洋物種在洄游過程中受到的溫度脅迫較少，且主流觀點認(rèn)為，表層海洋物種受氣候變暖的脅迫程度通常高于深層物種。然而，全球變暖對海洋不同深度區(qū)域連通性的影響模式尚未明確。

研究難點

（1）影響機制復(fù)雜：以往研究多基于等溫線軌跡或溫度相似性來量化氣候連通性，但尚未考慮人類活動的疊加影響。此外，已有研究表明淺海的連通性未來將持續(xù)喪失。但深海區(qū)域的連通性在氣候變化與人類活動耦合影響下的變化趨勢仍不清晰。

（2）模擬框架缺乏：陸地景觀連通性理論在生態(tài)學(xué)中較為成熟，例如基于電路理論和圖論的源地和阻力評估框架。然而，海洋景觀異質(zhì)性較低，阻力因素隨深度變化明顯，目前缺乏統(tǒng)一且操作性強的評估方法。

研究結(jié)果

（1）本研究建立了一個海洋氣候連通性模擬框架（圖1）。該框架通過物理-化學(xué)-生物因子的空間異質(zhì)性識別源地斑塊，基于人為源阻力計算最小累計成本，構(gòu)建最優(yōu)遷移路徑（廊道），并追蹤等溫線確定遷移方向，最終估算氣候連通性及物種所承受的溫度脅迫。該框架涵蓋了11種人類活動干擾、17種氣候脅迫因素、21種生境類型，以及32,761種海洋生物。

圖1 海洋氣候連通性模擬框架流程圖

源代碼獲取鏈接：https://doi.org/10.5281/zenodo.14271879

（2）研究發(fā)現(xiàn)，全球變暖將導(dǎo)致海洋連通性顯著下降，且流失程度隨深度增加而加?。▓D2）。到21世紀(jì)末，表層海洋的連通性流失率預(yù)計為32%，而深海區(qū)域可能高達74%。其中，68-80%的連通性流失將發(fā)生在本世紀(jì)中葉之前，且到本世紀(jì)后半葉，累計流失面積將翻倍。

圖2 不同氣候情景下海洋景觀連通性

2100年氣候連通性空間分布數(shù)據(jù)集獲取鏈接：https://doi.org/10.6084/m9.figshare.27060730

（3）研究估算，海洋物種平均能通過洄游抵消60-68%的增溫脅迫（圖3）。然而，由于深海區(qū)域連通性流失更為嚴(yán)重，深海物種在應(yīng)對氣候變暖時將面臨更大的挑戰(zhàn)。

圖3 不同深度物種對氣候變暖威脅的抵消能力

（4）模擬結(jié)果顯示，超過1/4的海洋棲息地將經(jīng)歷不可逆的連通性流失，其中深海區(qū)域的流失比例高達95%（圖4）。由于深海生物對升溫的適應(yīng)能力較弱，氣候變暖可能進一步壓縮其適宜棲息地，增加生物多樣性喪失的風(fēng)險。因此，迫切需要采取有效的保護措施，通過整合連通性良好的棲息地，減緩生物多樣性損失的趨勢。

圖4 經(jīng)歷不可逆連通性流失的棲息地分布格局

論文致謝

本論文第一作者為廈門大學(xué)環(huán)境與生態(tài)學(xué)院2017級本科生林宇軒（現(xiàn)為香港科技大學(xué)博士生），通訊作者為李藝副教授。共同作者包括陳宇新教授、柳欣教授、林昕副教授（海洋與地球?qū)W院）、Edward A. Laws教授（美國路易斯安那州立大學(xué)）、周韞韜教授（上海交通大學(xué)）、2020級博士生向枝遠、2020級碩士生陳治學(xué)、2021級碩士生張欣宜、呂永龍教授。此外，Anthony Richardson教授（昆士蘭大學(xué)）、Kristine Buenafe博士（昆士蘭大學(xué)）和Angus Mitchell博士（阿德萊德大學(xué)）對本論文提供了詳盡專業(yè)的審稿意見，杜建國研究員（自然資源部第三海洋研究所）、王為磊教授（海洋與地球?qū)W院）、蔡文炬教授（嶗山實驗室）對本研究提供了指導(dǎo)建議，廈門大學(xué)圖書館信息技術(shù)部肖錚高級工程師、林俊偉與洪輝工程師對硬件設(shè)備提供了技術(shù)支持。本研究獲得國家自然科學(xué)基金重大項目、國家重點研發(fā)計劃、廈門大學(xué)校長基金等項目資助。

論文來源：

https://doi.org/10.1038/s41558-025-02256-7

文字 | 林宇軒、李藝

責(zé)任編輯 | 王秀秀、曹京柱

排版 | 吳晨曦、曾鵬

• 信息來源：廈門大學(xué)。

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