峡湾系统中由极端热异常驱动的分类链状亚历山大藻（Alexandrium catenella）水华

《Water Biology and Security》：Alexandrium catenella blooms driven by extreme thermal anomalies in a fjord system

　　

在过去30年中，分类链状亚历山大藻（Alexandrium catenella）水华影响了西北巴塔哥尼亚的沿海活动，尤其是贝类水产养殖、底栖渔业和公共卫生。这些水华与厄尔尼诺南方涛动（ENSO）和南半球环状模（SAM）等大规模气候异常有关，但其与大规模海洋学异常条件的关联研究较少。研究人员在2003至2023年20年间，首次对西北巴塔哥尼亚分类链状亚历山大藻（A. catenella）水华与海洋热浪（MHW，定义为海洋中观测到的异常温暖温度事件）进行了回顾性共现分析。结果表明正温度异常及由此产生的海洋热浪（MHW）在促进分类链状亚历山大藻（A. catenella）水华中发挥重要作用。2009、2016和2018年夏季在水华强度和海洋热浪方面表现突出，细胞密度超过50×103 cells L?1，2009年3月最高达3.4×105 cells L?1。这些强水华伴随强温度异常和海洋热浪，2009年事件为III类、2016年为II类。相比之下，2019和2020年夏季细胞密度低，归因于不利的热条件（不稳定或不够强），限制了水华增殖。总体而言，结果表明正热异常和海洋热浪为西北巴塔哥尼亚分类链状亚历山大藻（A. catenella）水华的启动和增强创造了有利条件，但仅热强迫并不总足以触发水华发育。

研究背景方面，巴塔哥尼亚峡湾系统是全球受复发性有害藻华（HAB）影响的主要区域之一，其中分类链状亚历山大藻（Alexandrium catenella，一种产生石房蛤毒素STXs并引发麻痹性贝毒PSP的甲藻）自1972年以来在智利南部造成反复公共健康与水产养殖损失。以往研究多将水华年际变异归因于ENSO和SAM等大尺度气候模态，而温度异常特别是海洋热浪（MHW）与该藻水华的关联在西北巴塔哥尼亚尚未被专门研究。该地区支撑着鲑鳟鱼类与贻贝等重要水产养殖，近几十年HAB事件代价巨大，因此在气候变化背景下明确热异常的作用具有现实紧迫性。研究人员基于2003至2023年观测，首次在西北巴塔哥尼亚（洛杉矶湖Los Lagos与艾森Aysén两区）开展分类链状亚历山大藻（A. catenella）水华与海洋热浪（MHW）的共现分析，论证正温度异常对水华启动与增强的促进作用，并指出热强迫需与其他环境因子耦合方触发强水华。该文发表于《Water Biology and Security》。

关键技术方法上，研究人员整合两类监测数据：一是渔业发展研究所（IFOP）有害藻华监测计划自2006年夏季起的117站分层 hose 采样（0至10 m与10至20 m）细胞计数，二是鲑鱼养殖场沿线PROMOFI计划2003至2023年更高时间分辨率的Niskin瓶采样，两者互补校验。海洋热浪（MHW）识别采用Hobday等定义（连续≥5天超当地气候态90分位），利用1948至2022年DIVAnd插值现场温度构建峡湾适宜分辨率气候态，叠加MODIS-AQUA卫星2003至2023日海温（SST）阈值，以m_mhw工具箱在约900 m分辨率下检测。针对细胞密度零值过剩（洛杉矶湖零比95.13%、艾森53.53%）与方差大于均值，研究人员分两区拟合零膨胀负二项（ZINB）模型，量化温度异常对结构零概率与条件均值的效应。

研究结果部分，按原文小节叙述。“温度异常（2003至2023）”显示暖夏集中于2004至2009、2013、2016至2018及2022年，其中2016年6个月异常>+0.5 ℃，2022年冬为最冷；“温度异常对分类链状亚历山大藻发育的影响”中ZINB模型表明两区正异常均压低结构零概率，艾森区条件均值可达近6×10⁴ cells L^?1且统计极显著（p<0.001），洛杉矶湖区条件均值约400 cells L^?1但趋势不显著，证实大 bloom（>1×10⁴ cells L^?1）仅联系正异常；“二十年海洋热浪”小节指出西北巴塔哥尼亚平均事件长16天、年频1.5次、平均强度1.05 ℃，2016年最异常（频率4.5次、平均持续29天、洛杉矶湖累计60天），空间上夏季2月覆盖峰值41%，广泛事件（>50%）仅32个月；“海洋热浪与分类链状亚历山大藻”小节以2009（3月9日PROMOFI录得3.4×10⁵ cells L^?1，前接11月起的III类MHW）、2016（Category II MHW覆盖95%，峰值6×10⁴ cells L^?1）和2018（无大尺度MHW但持续正异常+局部MHW，峰值2.2×10⁵ cells L^?1）为典型，而2019至2020年负或振荡异常下密度<500 cells L^?1，2012、2013、2022虽具MHW却无水华，说明热异常是催化剂而非唯一决定因子。

讨论部分总结：研究人员指出温度通过影响甲藻分裂、配子融合与休眠孢囊萌发参与生活史，Aysén区因基准条件更适宜呈永久定殖、Los Lagos区仅随正异常出现；强水华年（2009、2016）伴减弱淡水输入、盐度升高、深层富营养水上涌与增强层化，而2019至2020年降水多、盐度低、层化不稳抑制增殖；营养盐（特别是硅酸盐）与合适N:Si比也是门槛，如2008年有MHW但硅低故未成灾。未来RCP4.5下2070年前区域升温0.9至1.4 ℃、降水减5.5至116 mm，MHW频次强度将升，分类链状亚历山大藻（A. catenella）适温窗口（约12至13 ℃）被更频繁满足，风险加大。结论部分翻译如下：本研究强调西北巴塔哥尼亚HAB开发中环境因子复杂交互，首次给出该藻水华与海温异常及海洋热浪（MHW）正关联证据；ZINB分析显示正温度异常显著降低无水华概率并在Aysén定义出高密度更易出现的热阈；持续正异常夏季尤其强MHW年与水华重合，不稳定或负异常年无水华，但MHW年无水华的例外说明温度仅为催化剂，还需营养盐等配合；Aysén比Los Lagos水华更强、MHW更久；海温与MHW强力促进该藻水华，但启动也依赖盐度、营养盐等交互，暖异常持续度控制量级，未来海洋变暖下HAB风险将增。