气候变化正在使全球环境变暖,但这对生物的实际影响取决于它们切身经历的“体温”,而不仅仅是气温或水温。对于潮间带贻贝等底栖生物而言,它们的体温会随着太阳辐射、风和潮汐周期等发生剧烈且迅速的变化。环境温度与生物体温之间的巨大差异,给大尺度的热风险评估带来了严峻挑战。我们迫切需要知道,在不断变暖的海洋中,哪些区域的潮间带生物最脆弱?
为了准确评估全球海岸带生物面临的热胁迫,研究团队利用优化后的热收支模型(Heat Budget Model,HBM),估算了1980年至2023年间全球海岸带贻贝的逐小时体温,并开发了一个基于体温的多指标热风险评估框架。相关研究成果以“Hindcast Body Temperature Reveals Sites of Amplified Thermal Risk in Global Coastlines”为题发表于《Earth’s Future》期刊。海水养殖教育部重点实验室(以下简称实验室)博士研究生马麟轩为论文第一作者,董云伟教授为通讯作者。美国东北大学Brian Helmuth教授、Aubrey Foulk博士,中国海洋大学陈显尧教授,意大利巴勒莫大学Gianluca Sarà教授亦对本研究作出了重要贡献。
研究结果发现,不同热指标呈现出高度的空间异质性(图1)。从极端高温T99来看,全球体温分布并没有遵循简单的“纬度越低,温度越高”的梯度规律,而是呈现出明显的斑块状、马赛克式的空间格局。从生物热浪来看,北半球每年的热浪天数显著高于南半球。而且在中纬度地区,大陆东海岸的热浪强度显著高于西海岸。

图1:贻贝热量指标的全球空间模式。
(a)年极端体温,(b)年平均体温,(c)热浪天数,(d)热浪平均强度。
此外,过去四十多年里,海岸带物种承受的热胁迫正在快速攀升(图2)。全球潮间带贻贝的平均体温以每十年0.25°C的速率上升,而极端高温以每十年0.20°C的速率上升。地中海、黑海、日本海等沿岸的升温速率尤为突出。贻贝每年经历的热浪天数也在显著增加,增速达到每年0.86天,且全球约80.24%的海岸线经历了热浪天数的显著上升。

图 2:贻贝热指标的全球时间动态。
热风险分析表明,半封闭地形和西边界流是热风险的“放大器”(图3)。基于多项热指标计算的热风险得分显示,全球高达98.34%的海岸带贻贝种群面临着至少一种热风险因素的威胁,更有 45.14%的种群暴露在四种或更多热风险的复合胁迫下。高风险区域高度集中在半封闭海域(如地中海、黑海)、受北半球西部边界流(如黑潮)影响的海岸,以及北极沿岸。

图 3:全球贻贝热风险得分。
研究进一步明确了全球最需要关注的潮间带高风险区(图4)。结合热风险得分与海洋生物地理分区(MEOW),研究明确划分了全球11个潮间带高风险区(包括中印度-太平洋、西北太平洋、地中海-黑海等)。这些高危区面临的压力源各不相同:例如,中印度-太平洋地区受极端高温的影响最为严重,而北极亚洲区和地中海-黑海地区则面临极高的热浪强度风险。

图 4:全球贻贝高风险区域概况。
结构方程模型(pSEM)的分析结果表明,在贻贝退潮暴露期间,太阳辐射和气温是驱动体温升高的主导因素(图5)。当低潮恰好赶上炎热正午时,体温会急剧偏离气温。相比之下,风速在所有代表性区域中均与体温呈负相关,发挥了炎热期间的对流散热作用。

图 5:低潮期间贻贝逐小时体温的归因。
综上所述,本研究强调了全球尺度的后报体温在量化潮间带物种热风险的重要性。研究表明,大多数沿海贻贝种群面临着多种热风险。热风险指标的空间分布呈现斑块化、马赛克状,而半封闭的海域和受西部边界洋流影响的区域则放大了热应力,显著影响了全球海岸线热风险的斑块分布。通过整合多种热指标,本研究全面评估潮间带热脆弱性,为全球潮间带生态系统的保护策略提供科学依据。
感谢斯坦福大学霍普金斯海洋研究站 George N. Somero 教授对本文手稿提出的宝贵修改意见。感谢中国海洋大学博士生朱晓露在数据下载与可视化方面提供的帮助。本研究得到了国家重点研发计划(2025YFE0102400)、国家自然科学基金(42025604)、山东省基础研究计划(JCYJTQhYKX-2026-02)以及中央高校基本科研业务费专项资金的资助与支持。
新闻链接:https://mp.weixin.qq.com/s/3I2d1moxSB8VBmlSfsgCAQ
论文链接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2025EF007645?sessionid=



