席卷大西洋的馬尾藻危機，源頭竟在幾內亞灣！追溯萬里的海藻災難

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【海潮天下·導讀】
困擾大西洋十余年的巨型馬尾藻泛濫溯源的問題，最近被新的研究改寫了。邁阿密大學羅森斯蒂爾學院的研究團隊用物理建模與概率分析，于2026年4月7日在《PNAS Nexus》發表了一篇重磅新論文，推翻了馬尾藻海藻起源于馬尾藻海的傳統觀念。改研究證實，自2011年以來的大規模爆發實際上起源于西非沿岸，海藻在特定物理條件下形成“筏群”、并在東熱帶大西洋快速擴張。

本文約5700字，閱讀約12分鐘

文 | 王芊佳

出品 | 海潮天下

自2011年以來，大西洋熱帶海域經歷了一場前所未有的生態巨變。大片明黃色的馬尾藻像厚重的地毯一樣，從西非海岸一直延伸到墨西哥灣。這種被稱為“大西洋馬尾藻帶”的現象，改變了海洋生態系統的能量流向，也給沿岸國家的旅游、漁業和公共衛生帶來了沉重負擔。

長期以來，科學界一直在爭論這些海藻的起源，傳統觀點傾向于認為是北方的馬尾藻海（Sargasso Sea）在異常氣候驅動下向南輸送的結果。但是，2026年4月邁阿密大學羅森斯蒂爾學院等研究機構發表了一個最新科研成果，利用物理建模與概率分析方法，將這根時間引線直接撥回了西非海岸，揭示了一個跨度長達2年的“潛伏與爆發”過程。

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▲上圖：漂浮馬尾藻（Sargassum fluitans）的近距離特寫，它是構成大西洋中部馬尾藻帶（GASB）的主要褐藻物種之一，也是導致加勒比海和美洲墨西哥灣沿岸大量海藻堆積的罪魁禍首。照片清晰地展示了馬尾藻獨特的形態特征，包括葉狀體、氣囊以及復雜的枝狀結構。這些特征使馬尾藻能夠在海洋表面漂浮，并形成大規模的漂浮墊。攝影：Susan Jackson. 圖源：美國環保署

北大西洋馬尾藻海的地理邊界與洋流環流。這個圖是北大西洋馬尾藻海的地理方位及其獨特的邊界系統。與傳統的陸緣海不同，馬尾藻海是由四大洋流環繞而成的“海中之海”：其西側以墨西哥灣流為界，北側緊鄰北大西洋暖流，東側受加那利寒流約束，南側則由北赤道暖流圍合。這四大洋流共同構成了一個順時針轉動的巨大環流系統，將大量的馬尾藻束縛在其中，使其成為全球海洋中唯一沒有陸地海岸線的獨特海域。

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筏呀筏……

要理解這項研究的突破性，得先看看科學家是如何模擬馬尾藻這種復雜的生物實體的。

過去的研究，習慣把馬尾藻簡化為隨波逐流的“無體積質點”，也就是所謂的被動漂浮物。但現實中的馬尾藻，并非孤立存在的點，它們是由無數個浮囊和葉片交織而成的“海藻叢”。在波浪、洋流的擠壓下，這些叢塊會聚集、纏繞，形成具有一定力學強度的“筏子”。

為了捕捉這種真實的物理特性，該研究團隊引入了力學模型。這個模型的核心在于將馬尾藻視為具有有限尺寸、且通過非線性彈性力相互連接的粒子團塊。這些粒子受到表層洋流和風力的驅動，團塊內部還存在類似彈簧的相互作用力，能夠真實模擬海面上馬尾藻筏子的聚合、形變與斷裂過程。

▲上圖：馬尾藻海中聚集呈線狀分布的馬尾藻。圖源: NOAA

該研究團隊基于這種物理框架，利用了歐洲中期天氣預報中心提供的高精度大氣再分析數據，以及全球混合坐標海洋模型的表層流數據。在模型中，風力的作用被精細刻畫為風偏角和阻力系數，這比傳統的簡單百分比風偏路徑要準確得多。研究團隊依托這套力學仿真系統，構建了一套能夠真實還原海藻動態的演化方程，為后續的概率分析奠定了基礎。

馬尾藻帶來的生態災難。圖源：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準鎖定2011年第一場大爆發的源頭，單純靠軌跡模擬顯然不夠。海洋運動具有強烈的非線性特征，細微的初始誤差都會導致軌跡在幾周后偏離數千公里。

為此，研究者引入了烏拉姆離散化方法（Ulam's discretization method），將廣闊的大西洋表面劃分為數萬個精細的網格方塊。科學家利用產生的海藻運動軌跡，計算出了海藻從一個方格移動到另一個方格的轉移概率，從而將復雜的流體力學運動轉化成了數學上更易處理的馬爾可夫鏈。（Markov Chain，小編注：它的核心特性是“無記憶性”，一言以蔽之：“未來的狀態僅取決于當前的狀態，而與過去的狀態無關”）

在這種概率框架下，研究人員的視角從單一藻團的隨機路徑轉向了概率密度的宏觀流向。他們用了兩種互補的數學工具：貝葉斯反演和非平穩轉變路徑理論。貝葉斯反演的作用在于逆向推導，即根據2011年4月在熱帶大西洋觀測到的海藻分布，倒推它們在過去24個月中最可能出現的空間位置。轉變路徑理論則是一種前瞻性的統計工具，能夠識別出從西非海岸到加勒比海之間最有效的輸送管道。

▲上圖：基于eBOMB模型的大西洋馬尾藻概率分布演化模擬。圖中展示了利用重新分析的洋流與風力數據，用eBOMB力學方程模擬海藻叢運動軌跡，并結合非平穩轉移矩陣進行的離散概率密度正向演化。初始密度（左上角面板）隨機分布在熱帶大西洋首次記錄的大規模馬尾藻爆發區域。用矩陣左乘運算，動態呈現了海藻密度隨時間擴散的空間演變過程，圖中所有分布圖均經過二次方根轉換處理以增強視覺特征。論文出處：Francisco Javier Beron-Vera et al (2026)

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研究結果：并非馬尾藻海！

數學模型鎖定元兇，西非海岸才是爆發起點

這兩套獨立的數學方法給出了高度一致的結論：2011年爆發的馬尾藻，其實并非來自北方的馬尾藻海，它們起源于西非的幾內亞灣、及其周邊海域。

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▲上圖：幾內亞灣是非洲最大、世界第三大海灣，地處大西洋東緣、非洲西海岸，西起利比里亞帕爾馬斯角，東至加蓬洛佩斯角，面積約153萬平方千米。赤道與本初子午線在此交匯，受幾內亞暖流影響，氣候濕熱、水溫常年25-26℃，尼日爾、剛果等大河注入，帶來豐富營養鹽。它是全球關鍵航運要道坐擁非洲近2/3石油產量與豐富漁業資源，沿岸分布尼日利亞、加納、科特迪瓦等十余國。根據2024年4月發表的新研究，這里也是近年大西洋巨型馬尾藻爆發的源頭核心區域。圖源：百度地圖

看一下上面這個地圖，大家可以感覺一下，從西非的幾內亞灣、到馬尾藻海的大概距離。

一個頗有價值的發現是，這些馬尾藻在2011年被衛星捕捉到之前，已經在西非海域積累和漂浮了長達2年之久。所以說，這一結論在解釋了爆發的源頭之余，也揭示了一個關鍵的醞釀期。

模型顯示，早在2009年，馬尾藻就已經在幾內亞灣附近形成了顯著的生物量積累。這一推論與歷史記錄形成了契合：2009年，加納沿岸確實出現了馬尾藻大量擱淺的異常現象，而這些早期的實地數據在過去，往往被視為“孤立事件”被忽視了。

▲上圖：基于eBOMB軌跡離散化構建的非平穩馬爾可夫鏈模擬，展示了在2011年4月觀測到馬尾藻爆發的2.25年前，進入該目標區域的時變有效轉移通量快照。論文出處：Francisco Javier Beron-Vera et al (2026)

馬尾藻在2009年這個特定時間點蓄勢待發，背后的推手是宏觀氣候背景的變化。

2009年~2010年間，大西洋發生了一次強烈的達喀爾尼娜事件。這種氣候現象導致西非沿岸表層海水異常冷卻，并伴隨強烈的補償性上升流。這些從深海翻涌而上的海水富含硝酸鹽、磷酸鹽，為海藻生長提供了充足的礦物質口糧。

與此同時，那個時期的撒哈拉沙漠粉塵沉降異常頻繁，粉塵中富含的可溶性鐵元素，對馬尾藻這種具有固氮潛力的植物來說是極其珍貴的微量營養。再加上剛果河等非洲大河在雨季帶入海洋的有機徑流，幾內亞灣在2009年變成了一個巨大的、營養過剩的溫床。

▲上圖：基于貝葉斯推斷的首場大規模馬尾藻爆發源頭概率分布。在特定觀測區域觀測到馬尾藻爆發后，通過時間非均勻馬爾可夫鏈逆向推導出的源頭位置后驗分布。該分布是利用eBOMB模型模擬的海藻軌跡簡化而成的，圖中藍色方塊區域代表了劃分的海洋表面網格。結果展示了馬爾可夫鏈在兩個不同初始化時間的概率分布對比，其中紅色標記代表了該爆發源頭位置的最大似然估計值。論文出處：Francisco Javier Beron-Vera et al (2026)

這種環境背景下的生物量激增，改變了熱帶大西洋的生態平衡。生物學證據也為這一理論提供了關鍵支撐。

科學家對馬尾藻樣本的分類學研究之后發現，自2011年開始在熱帶爆發的馬尾藻物種，在形態上呈現出與馬尾藻海物種不同的特征，比如氣囊的大小、葉片的鋸齒邊緣。這有力地反駁了北方海藻南遷的觀點，證明了熱帶大西洋本身就存在低濃度的背景馬尾藻群落，只是在2009年的環境誘因下才從隱形狀態迅速膨脹。

從模擬的動力學過程來看，這些起源于幾內亞灣的海藻在洋流的擺布下，經歷了復雜的向西傳輸過程。在2年的漂泊中，它們順著北赤道洋流、幾內亞洋流的邊緣，逐漸向大西洋中部擴散。

模型顯示，如果沒有西非沿岸在2009年的初始分布作為前提，即使考慮到所有的洋流變化，模型也無法生成與現實觀測相符的2011年大爆發景象。這說明，西非的初始種群輸入是大西洋馬尾藻帶形成的原始驅動力。

▲上圖：2011年大西洋馬尾藻爆發源頭的模擬對比。對比兩種潛在源頭區域，驗證了馬尾藻爆發的真實起點。左側面板模擬了從傳統的馬尾藻海出發的輸送路徑，其演化過程與實際觀測到的爆發分布明顯不符；右側面板則基于貝葉斯推斷，選取了源頭后驗分布中概率最高的前50%區域（主要位于幾內亞灣及西非沿岸），展示了與之對應的時變有效轉移通量。對比結果清晰地證明，從幾內亞灣出發的概率路徑在時間與空間維度上均與2011年的大規模爆發高度吻合，從而有力支持了該研究關于“西非起源”的科學論斷。論文出處：Francisco Javier Beron-Vera et al (2026)

這項研究的意義在于，它為未來的災害預警和生態治理提供了科學依據。目前，馬尾藻爆發已成為影響整個大西洋盆地的常態化生態危機。既然爆發的根源在于西非，且存在長達2年的滯后效應，那么現有的衛星監測體系就需要大幅度前移，來加強幾內亞灣海域的原位觀測，結合高精度的力學模型，相關國家或許能比現在提前1年、甚至是更久就能預知大西洋另一端的生態風險。這種將流體力學、統計數學、衛星遙感與環境科學深度融合的嘗試，揭示了海洋中看似隨機的災難性現象背后，往往有著長達數年的前兆和跨越數千公里的因果鎖鏈。

感興趣的海潮天下（Marine Biodiversity）讀者可以參看該研究的全文：

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

大西洋馬尾藻帶

大西洋馬尾藻帶是指自2011年以來，在大西洋熱帶海域形成的橫跨大洋的巨型浮游海藻集群，其范圍從西非海岸延伸至墨西哥灣和加勒比海，全長可達8000公里以上。這一現象由大量的馬尾藻組成，它們在適宜的洋流、光照以及來自河流徑流和粉塵帶來的豐富營養鹽滋養下瘋狂生長，形成了地球上規模最大的巨型藻類生物帶。雖然這些漂浮的海藻叢在開闊海域能為魚類和海龜提供重要的棲息地，但當它們大規模涌向岸灘時，會阻塞航道、破壞珊瑚礁生態，還會因腐爛產生惡臭，對沿岸國家的旅游業和居民健康造成嚴重威脅。

02

達喀爾尼娜（Dakar Ni?a）

達喀爾尼娜（Dakar Ni?a）是一種發生在大西洋東部、西非沿岸海域的區域性氣候異常現象，可以看作是太平洋拉尼娜現象的縮小版。在這種事件期間，受增強的沿岸風驅動，西非海域表層海水溫度顯著下降，同時伴隨著強烈的補償性上升流。這種上升流會將深層海水中富含的硝酸鹽、磷酸鹽以及微量金屬等營養物質翻涌至陽光充足的表層，極大地改變了當地的海洋物理環境，還往往成為馬尾藻等海洋植物爆發式生長的觸發器。

03

eBOMB模型

eBOMB模型的全稱是“增強型馬尾藻漂浮物力學模型”（Enhanced Bio-Optical-Mechanical-Biological model，但在該論文語境下，側重于描述其力學部分，即Elastic Bead-on-the-Marginal-Buoyancy）。它是一種專門用于模擬海面上馬尾藻筏子動態演化的先進物理模型。

傳統的海洋漂浮模擬，通常把物體簡化為隨波逐流的“質點”，這種方法忽略了物體本身的物理尺寸和形狀。eBOMB模型則向前邁進了一大步，它將馬尾藻叢視為具有有限尺寸的粒子，并引入了“非線性彈性相互作用”的概念。簡單來說，它模擬了海藻叢在洋流和風力作用下，如何像一串具有彈性的珠子一樣相互吸引、碰撞、纏繞或斷裂。這種力學描述讓科學家能夠更準確地還原馬尾藻在大海中聚集成巨型“海藻毯”或潰散成碎片的過程。

在計算過程中，該模型遵循了馬克賽-萊利方程（Maxey-Riley equation），充分考慮了表層洋流、風偏角以及阻力系數對馬尾藻的具體影響。通過這種精細的力學仿真，研究人員能夠更真實地模擬出馬尾藻在穿越數千公里海洋時的漂移軌跡，從而為追溯爆發源頭提供可靠的物理依據。

思考題·舉一而反三

【思考】這個研究用一套全新的硬核物理模型，用數學手段在“混沌”中提取出了確定性，重構了人類對大尺度海洋生物輸運現象的認知邏輯，實現了從“質點模擬”到“實體力學”的范式轉移，說明跨大洋生態災難具有“長周期潛伏性”。現在照例，舉一而反三，我們來思考一下幾個小問題（沒標準答案，僅供激發好奇、啟發思考）。

Q1: 既然馬尾藻的“種子”在西非幾內亞灣附近潛伏了整整兩年、才最終爆發，那么，是否可以建立一套覆蓋西非海域的早期預警系統，從而給數千公里外的加勒比海國家留出更充裕的應對時間？

Q2：這個研究用eBOMB模型引入了粒子間的彈性相互作用，成功模擬了馬尾藻從碎散到聚集成“筏子”的過程。你覺得，這種考慮了有限尺寸和內部應力的力學描述，是否可以推廣到其他具有類似物理特征的漂浮物研究中？比如說，在分析全球海洋塑料垃圾的聚集機制，或者極地海冰碎片的演化動力學時，eBOMB模型中的彈性系數、阻力參數應如何進行生物物理維度的重構，來捕捉不同物質在亞中尺度過程中的非對稱特征呢？

Q3：這個研究里面指出2009~2010年的達喀爾尼娜事件是爆發的起點，這涉及到了深層水的劇烈上升流。那么從全球尺度看，這種局部的上升流異常與大西洋子午向翻轉環流的長期減弱或波動，是否存在動力學關聯？如果西非幾內亞灣正逐漸演變為一個長期的生物量“育兒室”，這種由于物理海洋過程改變引發的氮磷循環失衡，是否會搭著馬尾藻這一載體、在跨大西洋的尺度上重新分配生物圈的碳匯格局呢？

Q4：這種跨越8000公里的單一物種大規模爆發，實際上在熱帶大西洋表層形成了一個巨大的、連續的生物屏障。從生物多樣性監測的角度看，這種高度占優的單一種群，是否會因它的競爭排斥、遮蔽光照或改變水體化學成分（如局部缺氧），壓制了原有的浮游植物、小型無脊椎動物的多樣性？這種“生態擠壓”，有沒有可能導致大西洋盆地內某些稀有物種的局部滅絕，進而引發整個營養層級的連鎖反應？

▲上圖：跳巖?像一只蜜蜂飛舞在二月茂盛的馬尾藻森林里。截圖來源：?大灣區海洋生物數字文獻庫（GMBDL），深圳梅沙海洋圖書館出品

Q5、其實，馬尾藻是一種“移動的棲息地”。在開闊海域，馬尾藻叢是海龜、飛魚及眾多稚魚的重要庇護所和捕食場，被稱為“金色的漂浮雨林”。只不過，當生物量因西非源頭的強力輸入、而突破某一閾值并推向近岸時，它卻從“生命搖籃”轉變為“生態陷阱”。那么，這一生態功能的逆轉臨界點，如何去做量化？換句話講，在何種生物量密度和分布格局下，馬尾藻帶從支持生物多樣性的正向貢獻者，轉變為導致珊瑚礁窒息、海草床退化的負向破壞者呢？

▲上圖：水草偽裝高手——裸躄魚（學名：Histrio histrio）在水族館中的影像。也被稱為“馬尾藻魚”。它是一種巧妙的偽裝大師，它的身體形態、顏色和質地與漂浮的馬尾藻（Sargassum）極為相似，使其能在海藻叢中悄然潛伏，伺機捕食毫無戒心的獵物。這種魚主要生活在熱帶和亞熱帶海域的開放海洋中，常隨洋流漂流，是馬尾藻生態系統的重要成員。攝影：Art Howard/Ross 等，圖片來源：NOAA-OE, HBOI。

Q6、如果這個研究后續被進一步證實的話，可以證明馬尾藻的爆發具有明顯的跨年度滯后性、跨大洋傳輸特征——源頭在西非，受害者在加勒比。從環境正義與國際治理的角度看，我們進一步拓展一下思路（有點agressive，輕拍）：你覺得，是否應重新定義馬尾藻的法律地位？在實施《昆明-蒙特利爾全球生物多樣性框架》、以及《海洋生物多樣性協定》（BBNJ協定）的過程中，能否建立一種跨區域的補償機制或協同治理協議，讓處于上游源頭區的國家+下游受災區國家共同承擔監測和控制責任，而不是任由這種“無國界的生態危機”在缺乏預警的情況下自我蔓延？這種公海上的“因果鏈條的歸責”是不是很不好搞？

聲明：1）本文僅代表資訊、以及作者本人的觀點；僅供讀者參考，不代表平臺觀點。2）歡迎專家、讀者不吝指正、留言、賜稿！歡迎有理有據的不同意見，激發思考、百家爭鳴。

資訊源 | Francisco Javier Beron-Vera et al (2026)

文 | 王芊佳

編輯 | 海潮君

排版 | 盧曉雨

時間 | 2026年4月19日

本文參考資料
https://dx.doi.org/10.1093/pnasnexus/pgag085
https://phys.org/news/2026-04-massive-atlantic-sargassum-blooms-west.html

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