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为探究 ENSO 等全球气候事件对海洋牧场生态系统的影响，研究人员以海州湾为对象，利用 2003-2022 年数据和 GAM 模型分析硅藻、甲藻丰度时空变化。发现两者季节 / 年际分布异，硅藻受温度、养分影响大，强厄尔尼诺下占优。为生态管理提供依据。
在气候变化的大背景下，全球极端气候事件频发，像厄尔尼诺 - 南方涛动（ENSO）这样的气候现象，正深刻影响着沿海生态系统的结构与功能。海洋牧场作为人工干预的生态系统，其核心生产者 —— 硅藻（具有硅质外壳的单细胞藻类，是海洋初级生产力的主要贡献者）和甲藻（兼具光合与捕食能力的单细胞浮游生物，对环境变化适应力强）的动态平衡，直接关系到整个生态系统的健康与稳定。然而，目前学界对人工生态系统中这两类浮游植物在长期气候波动下的响应机制知之甚少，尤其是 ENSO 事件如何通过改变温度、养分等环境因子，调控硅藻和甲藻的丰度与空间分布，仍是亟待解决的科学问题。为了填补这一研究空白，中国的研究人员针对海州湾国家海洋牧场示范区展开了深入研究，相关成果发表在《Environmental Research》上，为揭示气候变化下人工生态系统的脆弱性与适应性提供了关键数据支撑。
该研究由中国的研究团队开展，研究人员整合了海州湾 2003 至 2022 年的长期监测数据，运用广义加性模型（GAM，一种用于分析复杂生态数据的统计模型），系统解析了硅藻和甲藻丰度的时空变异特征，重点探讨了 ENSO 等年际气候事件对二者的影响。研究发现，硅藻和甲藻的动态对季节更替和气候波动呈现出截然不同的响应模式，这些发现为海洋牧场应对气候变化的适应性管理提供了重要的科学依据。
研究主要采用了以下关键技术方法：首先是长期生态监测，在海州湾海洋牧场范围内设置固定监测站位，每月采集水体样本，通过显微镜计数法测定硅藻和甲藻的细胞丰度，同时记录水温、盐度、营养盐（如硝酸盐、磷酸盐）等环境参数，形成了长达 20 年的数据集；其次是统计建模，利用 GAM 模型量化浮游植物丰度与环境因子（温度、养分等）之间的非线性关系，并引入 ENSO 指数作为年际气候变量，分析气候事件对浮游植物群落的影响；最后是时空分析，通过空间插值和聚类分析，揭示硅藻和甲藻在不同季节和年份的分布格局及其驱动因素。
时间分布特征
从月变化来看，硅藻丰度在 10 月达到峰值（与 4 月、5 月、6 月、8 月和 11 月相比，P<0.01），5 月数值最低（与其他月份相比，P<0.01；与 7 月和 9 月相比，P<0.05）。甲藻丰度同样在 10 月最高（与 8 月和 11 月相比，P<0.01；与 5 月相比，P<0.05），11 月最低（与 5 月、8 月和 10 月相比，P<0.01；与 4 月相比，P<0.05）。季节尺度上，硅藻丰度整体呈现秋季最高、春季最低的趋势，这与水温升高和营养盐补充密切相关；甲藻的季节差异相对较小，但秋季仍为其优势期，显示出对季节性环境变化的较强适应性。
空间分布特征
硅藻的空间分布呈现明显的季节性迁移：春季主要集中在湾东部，夏季向中部扩散，秋季则在中部和东部形成高值区，这种格局与海流运动和径流输入的营养盐分布密切相关。甲藻早期空间分布较为均匀，但随着时间推移，逐渐向湾中部和北部聚集，可能与人工礁体的局部环境改良作用有关。ENSO 事件对两者的空间格局均有显著影响，强厄尔尼诺年，硅藻高丰度区域扩大，而甲藻分布则趋于稳定，暗示硅藻在暖湿气候条件下具有更强的空间竞争优势。
气候事件的影响
GAM 模型表明，硅藻丰度与温度和营养盐浓度呈显著正相关（P<0.01），在强厄尔尼诺年份，海州湾水温升高伴随陆源营养盐输入增加，显著促进了硅藻的爆发式增长；相比之下，甲藻丰度对 ENSO 事件的响应不显著，其种群密度在不同气候条件下保持相对稳定，这可能与其混合营养策略带来的环境适应优势有关。研究还发现，硅藻和甲藻的丰度变化可作为海洋牧场生态系统健康的生物指标 —— 硅藻主导期往往对应高生产力状态，而甲藻的稳定存在则反映了系统的抗干扰能力。
综合研究结果表明，海州湾海洋牧场中硅藻和甲藻的动态受季节节律和 ENSO 等年际气候事件的双重调控，其中硅藻对温度和养分更为敏感，在强厄尔尼诺条件下通过资源竞争占据优势，而甲藻则凭借其生理特性维持种群稳定。该研究首次在人工生态系统中揭示了浮游植物对长期气候波动的差异化响应机制，为海洋牧场应对气候变化提供了双重管理启示：一方面，可通过优化礁体布局增强局部养分循环，以促进硅藻等基础生产力的稳定；另一方面，需关注甲藻在极端气候下的潜在风险，避免其过度增殖引发生态失衡。研究成果不仅丰富了气候变化与人工生态系统相互作用的理论认知，更为沿海生态保护与可持续管理提供了可操作的科学范式，对全球类似区域的海洋牧场建设具有重要的借鉴意义。
