五十年前，南加利福尼亚附近的海水生机勃勃。除了大型海洋哺乳动物——鲸鱼、海豚和海豹——之外，海洋还充满了被称为浮游动物的微小动物以及以它们为食的鱼类，如凤尾鱼、鲭鱼和沙丁鱼。海鸟以浮游动物和小鱼为食，成千上万地在海面上空飞翔。
如今，同样的海水却贫瘠了许多。鱼类数量急剧下降；海鸟数量减少甚至崩溃。斯克里普斯海洋研究所的生物海洋学家约翰·麦高文和物理海洋学家迪恩·罗门米奇表示，原因在于自1951年以来，浮游动物的数量骤降了80%。而导致这种情况的原因是，加州附近太平洋的表层海水稍微变暖了。
麦高文和罗门米奇不知道这种温度升高是与全球变暖有关，还是仅仅是区域性变化——甚至可能是可逆的。无论如何，结果都造成了生物学上的毁灭。麦高文说，这是一个重要的发现，也是全球变化可能发生情况的模型。我们发现，微小的温度变化导致了巨大的生物学变化。这是全新的，是我们以前从未感受过的。
麦高文和罗门米奇利用自1951年以来进行的一系列222次海洋研究航次（称为加州合作渔业调查）的数据，追踪了浮游动物和海水温度的变化。该调查最初的目的是研究太平洋沙丁鱼，这是一种具有商业价值的鱼类，其数量在20世纪40年代已大幅减少。（事实证明，那次减少至少部分是由于过度捕捞造成的。）随着时间的推移，这些研究航次演变成了一项对加州洋流的物理、生物和生态学的大规模调查，加州洋流通常沿着海岸自北向南流动。
这些航次每年仍进行四次，沿着从海岸延伸到近海300英里的一系列线路进行，范围在圣迭戈和圣巴巴拉以北一点之间。在数百个站点中的每一个站点，研究人员都会测量海水温度、叶绿素含量——这是浮游植物（或微小的绿色植物）丰度的指标——以及浮游植物生长所需的氮和磷的含量。在每个站点，他们还通过拖曳船边的一张细网来确定浮游动物的丰度，然后测量捕捞量的体积。
在前几十年里，这些航次揭示的情况很少，至少就浮游动物而言是这样。麦高文说，虽然可能存在某种趋势，但我们无法察觉，因为我们的数据不够多。但到了20世纪80年代，麦高文和罗门米奇开始意识到有些不对劲了。麦高文说，浮游动物数量出现了重大下降。同样明显的是海表温度的逐渐升高。数据中有如此多的波动——线条非常曲折——所以我们无法说什么，除了这43年来一直如此。但如果你看一张图表，很明显，无论是数量还是温度，都存在这种趋势。
麦高文和罗门米奇认为，他们观察到的变暖——在43年的测试中仅升高了2到3华氏度——并非浮游动物数量下降的直接原因。他们认为，变暖导致浮游植物（浮游动物的食物）数量下降，因为这减少了植物可用的营养物质。
通常情况下，生活在阳光普照的表层水中的浮游植物的营养供应会不断得到深层富含营养的海水涌升的补充。海水涌升是为了补充因吹离加州海岸的风而推向海面的表层水。罗门米奇解释说，涌升的水量完全取决于离岸风的强度，但涌升的水来自的深度则取决于海洋密度分层的强度。
深度至关重要：海水越靠近海底，营养物质越丰富，因为那是死去的浮游生物和其他海洋残骸堆积并被细菌分解成营养物质的地方。但是，随着加州附近海面的变暖，海洋的分层变得更加严重——表层水的密度变得比下面的冷水小得多，浮力也更大——麦高文说，这意味着海水垂直混合更加困难。其结果是涌升的水来自更浅的深度。他估计，现在南加州附近涌升的海水比过去来自水体向上150英尺的地方。因此，它的营养物质含量大大降低。
营养物质减少意味着浮游植物减少——从而导致浮游动物、鱼类和海鸟数量减少。自20世纪50年代以来，浮游动物数量下降了80%，沙丁鱼、鲭鱼和凤尾鱼的商业捕捞量下降了30%以上。海鸟的境况更糟。麦高文和他的同事、华盛顿大学的生物学家理查德·维特发现，曾经是加州海岸最丰富的远洋海鸟——烟色海燕的数量，仅自1986年以来就惊人地下降了90%。麦高文说，大多数其他海鸟的数量也随之下降，除了像海鸥这样至少部分依赖陆地生存的鸟类。
麦高文和罗门米奇不知道他们在太平洋其他地方是否也发生了温度升高和浮游动物数量下降的现象；没有数据来回答这个问题。他们说，自20世纪50年代以来的缓慢变化排除了与厄尔尼诺——一种臭名昭著的周期性赤道太平洋变暖现象——有关的联系。尽管厄尔尼诺的影响肯定在加州附近有所体现，但它的周期较短，如果存在的话，温度和浮游动物数据会显示出来。另一方面，麦高文说，加州洋流并非与太平洋隔绝，所以人们可能会期望在更大范围内发生一些事情。
罗门米奇说，正在发生的事情可能是一种持续时间比厄尔尼诺周期更长的自然周期。斯克里普斯这里的气象学家和气候学家告诉我们，太平洋整体存在十年尺度的波动，而东太平洋现在正回归到20世纪70年代初期的凉爽状态。如果我们按照这个设想，我们会说，好吧，如果正在变冷，我们应该会在未来几年看到浮游动物的数量回升。
然而，这两人认为，另一种同样可能且更不祥的设想是：他们观察到的海洋生物数量下降可能是人为全球变暖造成的。麦高文说，我们不知道这是一个自然周期还是人为造成的。如果这是一个自然周期，那么像所有其他周期一样，它迟早会自我逆转。如果它是人为造成的，情况只会变得更糟。如果变化的速度继续下去，那将是生态上的灾难。
