《Marine Environmental Research》：Three decades of environmental change in european macaronesia: Long-term trends, vertical gradients, and multi-trophic ecosystem responses
编辑推荐：
•明显升温（0.024°C/年），具有季节性不对称性：最低温度升高的速度比最高温度快。•从浮游植物、浮游动物到微型生物，多营养级的生物量均呈现一致增长。•在两个深度层（56米和156米）处，叶绿素-浮游植物的耦合达到最大值，同时叶绿素与碳的比例（Chl:C）下降。•深部叶绿素最大
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明显升温（0.024°C/年），具有季节性不对称性：最低温度升高的速度比最高温度快。
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从浮游植物、浮游动物到微型生物，多营养级的生物量均呈现一致增长。
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在两个深度层（56米和156米）处，叶绿素-浮游植物的耦合达到最大值，同时叶绿素与碳的比例（Chl:C）下降。
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深部叶绿素最大值的纬度变化：亚速尔群岛较浅（约60米），加那利群岛较深（约90米）。
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全面的现场验证支持了CMEMS再分析产品的可靠性。
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该分析框架可应用于其他群岛系统。
引言
全球海洋正在经历由气候变暖、环流模式改变以及人类活动压力增加所驱动的快速物理和生物地球化学变化（Zitoun等人，2024年），因此建立可靠的基线并理解物理和生物变异性在各个尺度上的共同演变至关重要。这些变化发生在全球生物多样性危机的背景下，海洋生态系统正在经历生产力、物种分布和营养相互作用的变化（Mishra，2025年）。因此，了解海洋过程如何在空间和时间尺度上构建海洋生态系统，对于预测生态系统对环境变化的反应以及制定有效的保护和管理策略至关重要（Wang等人，2024年）。
海洋是一个高度动态且相互连接的系统，水体的持续运动在大范围内重新分配热量、营养物质和生物物质。与陆地环境不同，陆地环境的连通性常常受到物理屏障的限制，而海洋生态系统则受到环流模式、垂直混合和环境梯度的塑造，这些因素影响着生物的分布和生产力。这些物理和生物地球化学过程为生态连通性和物种分布提供了环境背景（Metaxas等人，2024年）。因此，描述关键物理和生物参数的时空变异性是理解海洋生物多样性模式及其对气候变异性敏感性的必要步骤（Panda等人，2026年）。
生态系统本质上是多变的，了解这种变异性在空间和时间尺度上的结构是识别驱动它的过程的关键。不同的生态过程在不同的尺度上运作，产生复杂的物理和生物变量模式（Fraschetti等人，2005年；匿名作者，2008年）。因此，量化这种变异性对于区分自然波动和长期变化至关重要（Underwood和Chapman，1996年；Hewitt等人，2007年）。在海洋环境中，基于卫星和再分析的长期观测现在提供了前所未有的机会，可以研究从区域到盆地尺度上关键海洋学参数的季节性、年际性和垂直变化（Qiao等人，2025年）。
马卡罗尼西亚地区——包括亚速尔群岛、马德拉岛、加那利群岛和佛得角群岛——代表了北大西洋一个复杂的生物地理过渡带（Fernández-Palacios等人，2011年）。特别是欧洲马卡罗尼西亚地区，是一个理想的天然实验室，用于研究海洋学的变异性，因为其群岛跨越了温带和亚热带之间的明确纬度梯度，受到主要环流系统的影响（包括亚速尔洋流和加那利洋流上升流系统），并且拥有高保护价值的生物多样性（Fernández-Palacios等人，2011年；Florencio等人，2021年）。同时，它们的相对地理隔离和共同的海洋作用力使其特别适合进行比较性和多尺度分析。
尽管马卡罗尼西亚具有生态重要性，但其作为一个连贯的海洋生物地理单位的程度仍存在争议。之前的研究根据考虑的生物类群（包括鱼类、无脊椎动物、海鸟和鲸类）报告了不同的亲和性和连通性模式（例如Florencio等人，2021年；Costello等人，2017年；Freitas等人，2019年；Gueroun等人，2021年；Melo等人，2023年；Fernández-Palacios等人，2024年）。这些差异表明，生物模式可能受到潜在环境梯度的强烈调节，而不仅仅是简单的地理邻近性。
虽然该地区的季节性气候特征已经较为明确，但多个营养级的长期趋势仍然缺乏详细研究。 Pelagic生态系统是否对气候变暖作出反应，以及通过何种机制作出反应，仍是一个未解之谜。现有的研究通常集中在单个参数、特定群岛或较短的时间窗口上，限制了我们将局部观测置于连贯的区域和长期背景中的能力。特别是，对欧洲马卡罗尼西亚群岛表面和次表层温度、环流、初级生产者和低至中营养级生物量的综合分析仍然不足。
在这里，我们对欧洲马卡罗尼西亚（亚速尔群岛、马德拉岛和加那利群岛）的关键物理和生物海洋学变量进行了全面的、多十年的分析。利用来自哥白尼海洋环境监测服务（CMEMS）的卫星观测和再分析产品，我们研究了海水温度、洋流、叶绿素a（chl-a）、浮游植物、浮游动物和微型生物，以表征：(i) 表面空间模式，(ii) 长期趋势，以及 (iii) 上层海洋的垂直结构。通过比较不同群岛之间的这些模式，我们旨在识别共同特征、区域差异和有助于解释生物多样性观察结果的环境梯度。
这种环境描述建立了马卡罗尼西亚群岛之间扩散过程和潜在连通性可能运作的物理和生物背景，同时超越了静态气候描述，解决了时间和垂直维度上的动态生态系统变化。这里开发的分析框架可以应用于其他群岛系统或海洋区域，为综合生态系统评估提供了一种可扩展的方法。在经历快速环境变化的地区，越来越需要这样的基线来支持基于生态系统的管理、海洋空间规划和保护策略，并预测生态系统对正在发生的气候变化的响应。
章节片段
研究区域
研究区域位于北大西洋东北部，包括亚速尔群岛、马德拉岛和加那利群岛。它是一个矩形区域，大约覆盖25°–41°N和33°–12°W的范围，涵盖了沿海和开阔海洋环境。为了本研究的目的，在主要研究区域内定义了三个子区域，分别对应于亚速尔群岛、马德拉岛和加那利群岛。这些边界仅出于分析方便而设定，并不代表官方划分。
卫星/再分析叶绿素a一致性检查
两种产品之间的比较显示出很强的空间一致性（Pearson r = 0.797，R2 = 0.635，p值 = 0.001，样本量 = 4831）。线性回归表明，卫星数据略高于再分析数据（卫星数据 = 1.28 * 进行再分析数据 + 0.053），这与卫星数据具有更高的空间分辨率、能够捕捉细微特征的结果一致（见附录A.1）。尽管存在这种小幅度偏移，两种产品在宏观空间模式上表现出一致
讨论
本研究提供了欧洲马卡罗尼西亚地区从表面到深层物理和生物海洋学变量的首次综合性、多十年的评估。我们记录了显著的升温（0.024°C/年），这是由于最低温度的显著升高所致；同时，从浮游植物碳到浮游动物和微型生物的多营养级生物量也呈现出一致的增长，这与自下而上的耦合现象一致。表层叶绿素a也显著增加
结论
本研究首次对欧洲马卡罗尼西亚群岛（亚速尔群岛、马德拉岛、加那利群岛）的物理和生物变异性进行了综合性、多十年的评估。通过对近三十年来（1993–2025年）的卫星和再分析数据进行了综合分析，发现了该地区的三个基本特征：
(1) 显著的纬度环境梯度塑造了海洋景观，从亚速尔群岛的温带、季节性变化的海域过渡到
CRediT作者贡献声明
Simona Caruso：撰写 – 修订与编辑，撰写 – 初稿，可视化，验证，方法论，调查，资金获取，形式分析，数据管理，概念化。Gustavo M. Martins：撰写 – 修订与编辑，监督，方法论，调查，资金获取，概念化。Aurora González-Vidal：撰写 – 修订与编辑，监督，方法论，调查，资金获取，概念化。Ana C. Costa：撰写 – 修订与编辑，
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
Simona Caruso|Gustavo M. Martins|Aurora González-Vidal|Ana C. Costa|Andrea Z. Botelho|Antonio F. Skarmeta|Jesús E. Argente-Garcia
