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【海潮天下·导读】
困扰大西洋十余年的巨型马尾藻泛滥溯源的问题，最近被新的研究改写了。迈阿密大学罗森斯蒂尔学院的研究团队用物理建模与概率分析，于2026年4月7日在《PNAS Nexus》发表了一篇重磅新论文，推翻了马尾藻海藻起源于马尾藻海的传统观念。改研究证实，自2011年以来的大规模爆发实际上起源于西非沿岸，海藻在特定物理条件下形成“筏群”、并在东热带大西洋快速扩张。
本文约5700字，阅读约12分钟
文 | 王芊佳
出品 | 海潮天下
自2011年以来，大西洋热带海域经历了一场前所未有的生态巨变。大片明黄色的马尾藻像厚重的地毯一样，从西非海岸一直延伸到墨西哥湾。这种被称为“大西洋马尾藻带”的现象，改变了海洋生态系统的能量流向，也给沿岸国家的旅游、渔业和公共卫生带来了沉重负担。
长期以来，科学界一直在争论这些海藻的起源，传统观点倾向于认为是北方的马尾藻海（Sargasso Sea）在异常气候驱动下向南输送的结果。但是，2026年4月迈阿密大学罗森斯蒂尔学院等研究机构发表了一个最新科研成果，利用物理建模与概率分析方法，将这根时间引线直接拨回了西非海岸，揭示了一个跨度长达2年的“潜伏与爆发”过程。
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▲上图：漂浮马尾藻（Sargassum fluitans）的近距离特写，它是构成大西洋中部马尾藻带（GASB）的主要褐藻物种之一，也是导致加勒比海和美洲墨西哥湾沿岸大量海藻堆积的罪魁祸首。照片清晰地展示了马尾藻独特的形态特征，包括叶状体、气囊以及复杂的枝状结构。这些特征使马尾藻能够在海洋表面漂浮，并形成大规模的漂浮垫。摄影：Susan Jackson. 图源：美国环保署
北大西洋马尾藻海的地理边界与洋流环流。这个图是北大西洋马尾藻海的地理方位及其独特的边界系统。与传统的陆缘海不同，马尾藻海是由四大洋流环绕而成的“海中之海”：其西侧以墨西哥湾流为界，北侧紧邻北大西洋暖流，东侧受加那利寒流约束，南侧则由北赤道暖流围合。这四大洋流共同构成了一个顺时针转动的巨大环流系统，将大量的马尾藻束缚在其中，使其成为全球海洋中唯一没有陆地海岸线的独特海域。
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筏呀筏……
要理解这项研究的突破性，得先看看科学家是如何模拟马尾藻这种复杂的生物实体的。
过去的研究，习惯把马尾藻简化为随波逐流的“无体积质点”，也就是所谓的被动漂浮物。但现实中的马尾藻，并非孤立存在的点，它们是由无数个浮囊和叶片交织而成的“海藻丛”。在波浪、洋流的挤压下，这些丛块会聚集、缠绕，形成具有一定力学强度的“筏子”。
为了捕捉这种真实的物理特性，该研究团队引入了力学模型。这个模型的核心在于将马尾藻视为具有有限尺寸、且通过非线性弹性力相互连接的粒子团块。这些粒子受到表层洋流和风力的驱动，团块内部还存在类似弹簧的相互作用力，能够真实模拟海面上马尾藻筏子的聚合、形变与断裂过程。
▲上图：马尾藻海中聚集呈线状分布的马尾藻。图源: NOAA
该研究团队基于这种物理框架，利用了欧洲中期天气预报中心提供的高精度大气再分析数据，以及全球混合坐标海洋模型的表层流数据。在模型中，风力的作用被精细刻画为风偏角和阻力系数，这比传统的简单百分比风偏路径要准确得多。研究团队依托这套力学仿真系统，构建了一套能够真实还原海藻动态的演化方程，为后续的概率分析奠定了基础。
马尾藻带来的生态灾难。图源：公域
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茫茫大海，如何溯源？
要在混沌的海洋洋流中精准锁定2011年第一场大爆发的源头，单纯靠轨迹模拟显然不够。海洋运动具有强烈的非线性特征，细微的初始误差都会导致轨迹在几周后偏离数千公里。
为此，研究者引入了乌拉姆离散化方法（Ulam's discretization method），将广阔的大西洋表面划分为数万个精细的网格方块。科学家利用产生的海藻运动轨迹，计算出了海藻从一个方格移动到另一个方格的转移概率，从而将复杂的流体力学运动转化成了数学上更易处理的马尔可夫链。（Markov Chain，小编注：它的核心特性是“无记忆性”，一言以蔽之：“未来的状态仅取决于当前的状态，而与过去的状态无关”）
在这种概率框架下，研究人员的视角从单一藻团的随机路径转向了概率密度的宏观流向。他们用了两种互补的数学工具：贝叶斯反演和非平稳转变路径理论。贝叶斯反演的作用在于逆向推导，即根据2011年4月在热带大西洋观测到的海藻分布，倒推它们在过去24个月中最可能出现的空间位置。转变路径理论则是一种前瞻性的统计工具，能够识别出从西非海岸到加勒比海之间最有效的输送管道。
▲上图：基于eBOMB模型的大西洋马尾藻概率分布演化模拟。图中展示了利用重新分析的洋流与风力数据，用eBOMB力学方程模拟海藻丛运动轨迹，并结合非平稳转移矩阵进行的离散概率密度正向演化。初始密度（左上角面板）随机分布在热带大西洋首次记录的大规模马尾藻爆发区域。用矩阵左乘运算，动态呈现了海藻密度随时间扩散的空间演变过程，图中所有分布图均经过二次方根转换处理以增强视觉特征。论文出处：Francisco Javier Beron-Vera et al (2026)
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研究结果：并非马尾藻海！
数学模型锁定元凶，西非海岸才是爆发起点
这两套独立的数学方法给出了高度一致的结论：2011年爆发的马尾藻，其实并非来自北方的马尾藻海，它们起源于西非的几内亚湾、及其周边海域。
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▲上图：几内亚湾是非洲最大、世界第三大海湾，地处大西洋东缘、非洲西海岸，西起利比里亚帕尔马斯角，东至加蓬洛佩斯角，面积约153万平方千米。赤道与本初子午线在此交汇，受几内亚暖流影响，气候湿热、水温常年25-26℃，尼日尔、刚果等大河注入，带来丰富营养盐。它是全球关键航运要道坐拥非洲近2/3石油产量与丰富渔业资源，沿岸分布尼日利亚、加纳、科特迪瓦等十余国。根据2024年4月发表的新研究，这里也是近年大西洋巨型马尾藻爆发的源头核心区域。图源：百度地图
看一下上面这个地图，大家可以感觉一下，从西非的几内亚湾、到马尾藻海的大概距离。
一个颇有价值的发现是，这些马尾藻在2011年被卫星捕捉到之前，已经在西非海域积累和漂浮了长达2年之久。所以说，这一结论在解释了爆发的源头之余，也揭示了一个关键的酝酿期。
模型显示，早在2009年，马尾藻就已经在几内亚湾附近形成了显著的生物量积累。这一推论与历史记录形成了契合：2009年，加纳沿岸确实出现了马尾藻大量搁浅的异常现象，而这些早期的实地数据在过去，往往被视为“孤立事件”被忽视了。
▲上图：基于eBOMB轨迹离散化构建的非平稳马尔可夫链模拟，展示了在2011年4月观测到马尾藻爆发的2.25年前，进入该目标区域的时变有效转移通量快照。论文出处：Francisco Javier Beron-Vera et al (2026)
马尾藻在2009年这个特定时间点蓄势待发，背后的推手是宏观气候背景的变化。
2009年~2010年间，大西洋发生了一次强烈的达喀尔尼娜事件。这种气候现象导致西非沿岸表层海水异常冷却，并伴随强烈的补偿性上升流。这些从深海翻涌而上的海水富含硝酸盐、磷酸盐，为海藻生长提供了充足的矿物质口粮。
与此同时，那个时期的撒哈拉沙漠粉尘沉降异常频繁，粉尘中富含的可溶性铁元素，对马尾藻这种具有固氮潜力的植物来说是极其珍贵的微量营养。再加上刚果河等非洲大河在雨季带入海洋的有机径流，几内亚湾在2009年变成了一个巨大的、营养过剩的温床。
▲上图：基于贝叶斯推断的首场大规模马尾藻爆发源头概率分布。在特定观测区域观测到马尾藻爆发后，通过时间非均匀马尔可夫链逆向推导出的源头位置后验分布。该分布是利用eBOMB模型模拟的海藻轨迹简化而成的，图中蓝色方块区域代表了划分的海洋表面网格。结果展示了马尔可夫链在两个不同初始化时间的概率分布对比，其中红色标记代表了该爆发源头位置的最大似然估计值。论文出处：Francisco Javier Beron-Vera et al (2026)
这种环境背景下的生物量激增，改变了热带大西洋的生态平衡。生物学证据也为这一理论提供了关键支撑。
科学家对马尾藻样本的分类学研究之后发现，自2011年开始在热带爆发的马尾藻物种，在形态上呈现出与马尾藻海物种不同的特征，比如气囊的大小、叶片的锯齿边缘。这有力地反驳了北方海藻南迁的观点，证明了热带大西洋本身就存在低浓度的背景马尾藻群落，只是在2009年的环境诱因下才从隐形状态迅速膨胀。
从模拟的动力学过程来看，这些起源于几内亚湾的海藻在洋流的摆布下，经历了复杂的向西传输过程。在2年的漂泊中，它们顺着北赤道洋流、几内亚洋流的边缘，逐渐向大西洋中部扩散。
模型显示，如果没有西非沿岸在2009年的初始分布作为前提，即使考虑到所有的洋流变化，模型也无法生成与现实观测相符的2011年大爆发景象。这说明，西非的初始种群输入是大西洋马尾藻带形成的原始驱动力。
▲上图：2011年大西洋马尾藻爆发源头的模拟对比。对比两种潜在源头区域，验证了马尾藻爆发的真实起点。左侧面板模拟了从传统的马尾藻海出发的输送路径，其演化过程与实际观测到的爆发分布明显不符；右侧面板则基于贝叶斯推断，选取了源头后验分布中概率最高的前50%区域（主要位于几内亚湾及西非沿岸），展示了与之对应的时变有效转移通量。对比结果清晰地证明，从几内亚湾出发的概率路径在时间与空间维度上均与2011年的大规模爆发高度吻合，从而有力支持了该研究关于“西非起源”的科学论断。论文出处：Francisco Javier Beron-Vera et al (2026)
这项研究的意义在于，它为未来的灾害预警和生态治理提供了科学依据。目前，马尾藻爆发已成为影响整个大西洋盆地的常态化生态危机。既然爆发的根源在于西非，且存在长达2年的滞后效应，那么现有的卫星监测体系就需要大幅度前移，来加强几内亚湾海域的原位观测，结合高精度的力学模型，相关国家或许能比现在提前1年、甚至是更久就能预知大西洋另一端的生态风险。这种将流体力学、统计数学、卫星遥感与环境科学深度融合的尝试，揭示了海洋中看似随机的灾难性现象背后，往往有着长达数年的前兆和跨越数千公里的因果锁链。
感兴趣的海潮天下（Marine Biodiversity）读者可以参看该研究的全文：
Francisco Javier Beron-Vera et al, Tracing the origin of tropical North AtlanticSargassumblooms to West Africa, PNAS Nexus (2026). DOI: 10.1093/pnasnexus/pgag085
01
大西洋马尾藻带
大西洋马尾藻带是指自2011年以来，在大西洋热带海域形成的横跨大洋的巨型浮游海藻集群，其范围从西非海岸延伸至墨西哥湾和加勒比海，全长可达8000公里以上。这一现象由大量的马尾藻组成，它们在适宜的洋流、光照以及来自河流径流和粉尘带来的丰富营养盐滋养下疯狂生长，形成了地球上规模最大的巨型藻类生物带。虽然这些漂浮的海藻丛在开阔海域能为鱼类和海龟提供重要的栖息地，但当它们大规模涌向岸滩时，会阻塞航道、破坏珊瑚礁生态，还会因腐烂产生恶臭，对沿岸国家的旅游业和居民健康造成严重威胁。
02
达喀尔尼娜（Dakar Niña）
达喀尔尼娜（Dakar Niña）是一种发生在大西洋东部、西非沿岸海域的区域性气候异常现象，可以看作是太平洋拉尼娜现象的缩小版。在这种事件期间，受增强的沿岸风驱动，西非海域表层海水温度显著下降，同时伴随着强烈的补偿性上升流。这种上升流会将深层海水中富含的硝酸盐、磷酸盐以及微量金属等营养物质翻涌至阳光充足的表层，极大地改变了当地的海洋物理环境，还往往成为马尾藻等海洋植物爆发式生长的触发器。
03
eBOMB模型
eBOMB模型的全称是“增强型马尾藻漂浮物力学模型”（Enhanced Bio-Optical-Mechanical-Biological model，但在该论文语境下，侧重于描述其力学部分，即Elastic Bead-on-the-Marginal-Buoyancy）。它是一种专门用于模拟海面上马尾藻筏子动态演化的先进物理模型。
传统的海洋漂浮模拟，通常把物体简化为随波逐流的“质点”，这种方法忽略了物体本身的物理尺寸和形状。eBOMB模型则向前迈进了一大步，它将马尾藻丛视为具有有限尺寸的粒子，并引入了“非线性弹性相互作用”的概念。简单来说，它模拟了海藻丛在洋流和风力作用下，如何像一串具有弹性的珠子一样相互吸引、碰撞、缠绕或断裂。这种力学描述让科学家能够更准确地还原马尾藻在大海中聚集成巨型“海藻毯”或溃散成碎片的过程。
在计算过程中，该模型遵循了马克赛-莱利方程（Maxey-Riley equation），充分考虑了表层洋流、风偏角以及阻力系数对马尾藻的具体影响。通过这种精细的力学仿真，研究人员能够更真实地模拟出马尾藻在穿越数千公里海洋时的漂移轨迹，从而为追溯爆发源头提供可靠的物理依据。
思考题·举一而反三
【思考】这个研究用一套全新的硬核物理模型，用数学手段在“混沌”中提取出了确定性，重构了人类对大尺度海洋生物输运现象的认知逻辑，实现了从“质点模拟”到“实体力学”的范式转移，说明跨大洋生态灾难具有“长周期潜伏性”。现在照例，举一而反三，我们来思考一下几个小问题（没标准答案，仅供激发好奇、启发思考）。
Q1: 既然马尾藻的“种子”在西非几内亚湾附近潜伏了整整两年、才最终爆发，那么，是否可以建立一套覆盖西非海域的早期预警系统，从而给数千公里外的加勒比海国家留出更充裕的应对时间？
Q2：这个研究用eBOMB模型引入了粒子间的弹性相互作用，成功模拟了马尾藻从碎散到聚集成“筏子”的过程。你觉得，这种考虑了有限尺寸和内部应力的力学描述，是否可以推广到其他具有类似物理特征的漂浮物研究中？比如说，在分析全球海洋塑料垃圾的聚集机制，或者极地海冰碎片的演化动力学时，eBOMB模型中的弹性系数、阻力参数应如何进行生物物理维度的重构，来捕捉不同物质在亚中尺度过程中的非对称特征呢？
Q3：这个研究里面指出2009~2010年的达喀尔尼娜事件是爆发的起点，这涉及到了深层水的剧烈上升流。那么从全球尺度看，这种局部的上升流异常与大西洋子午向翻转环流的长期减弱或波动，是否存在动力学关联？如果西非几内亚湾正逐渐演变为一个长期的生物量“育儿室”，这种由于物理海洋过程改变引发的氮磷循环失衡，是否会搭着马尾藻这一载体、在跨大西洋的尺度上重新分配生物圈的碳汇格局呢？
Q4：这种跨越8000公里的单一物种大规模爆发，实际上在热带大西洋表层形成了一个巨大的、连续的生物屏障。从生物多样性监测的角度看，这种高度占优的单一种群，是否会因它的竞争排斥、遮蔽光照或改变水体化学成分（如局部缺氧），压制了原有的浮游植物、小型无脊椎动物的多样性？这种“生态挤压”，有没有可能导致大西洋盆地内某些稀有物种的局部灭绝，进而引发整个营养层级的连锁反应？
▲上图：跳岩䲁像一只蜜蜂飞舞在二月茂盛的马尾藻森林里。截图来源：©大湾区海洋生物数字文献库（GMBDL），深圳梅沙海洋图书馆出品
Q5、其实，马尾藻是一种“移动的栖息地”。在开阔海域，马尾藻丛是海龟、飞鱼及众多稚鱼的重要庇护所和捕食场，被称为“金色的漂浮雨林”。只不过，当生物量因西非源头的强力输入、而突破某一阈值并推向近岸时，它却从“生命摇篮”转变为“生态陷阱”。那么，这一生态功能的逆转临界点，如何去做量化？换句话讲，在何种生物量密度和分布格局下，马尾藻带从支持生物多样性的正向贡献者，转变为导致珊瑚礁窒息、海草床退化的负向破坏者呢？
▲上图：水草伪装高手——裸躄鱼（学名：Histrio histrio）在水族馆中的影像。也被称为“马尾藻鱼”。它是一种巧妙的伪装大师，它的身体形态、颜色和质地与漂浮的马尾藻（Sargassum）极为相似，使其能在海藻丛中悄然潜伏，伺机捕食毫无戒心的猎物。这种鱼主要生活在热带和亚热带海域的开放海洋中，常随洋流漂流，是马尾藻生态系统的重要成员。摄影：Art Howard/Ross 等，图片来源：NOAA-OE, HBOI。
Q6、如果这个研究后续被进一步证实的话，可以证明马尾藻的爆发具有明显的跨年度滞后性、跨大洋传输特征——源头在西非，受害者在加勒比。从环境正义与国际治理的角度看，我们进一步拓展一下思路（有点agressive，轻拍）：你觉得，是否应重新定义马尾藻的法律地位？在实施《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》、以及《海洋生物多样性协定》（BBNJ协定）的过程中，能否建立一种跨区域的补偿机制或协同治理协议，让处于上游源头区的国家+下游受灾区国家共同承担监测和控制责任，而不是任由这种“无国界的生态危机”在缺乏预警的情况下自我蔓延？这种公海上的“因果链条的归责”是不是很不好搞？
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资讯源 | Francisco Javier Beron-Vera et al (2026)
文 | 王芊佳
编辑 | 海潮君
排版 | 卢晓雨
时间 | 2026年4月19日
本文参考资料
https://dx.doi.org/10.1093/pnasnexus/pgag085
https://phys.org/news/2026-04-massive-atlantic-sargassum-blooms-west.html
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