全球变暖对海洋生态系统有重大影响，其中，微生物驱动的初级生产和有机质再矿化过程是受其影响的关键环节，影响海洋的储碳功能。通过研究海洋微生物进化机制及生理生态演化特征，可以预测微生物对未来全球暖化的响应以及对海洋储碳功能的影响。原绿球藻和玫瑰杆菌分别是海洋中最具代表性的初级生产者（自养）和次级生产者（异养），它们在海洋中数量巨大、分布广泛、基因多样性丰富。基因突变积累实验表明，相较于玫瑰杆菌，原绿球藻突变速率高、有效种群规模小，周期性选择的遗传漂变加强机制在其进化过程中发挥了重要作用。海洋中的小生境适应是原绿球藻和玫瑰杆菌物种多样性形成的重要机制。在全球暖化情境下，两者的适应策略与进化方向有显著差异。长期传代实验表明，升温会加速原绿球藻基因突变速率，导致固碳和氮磷吸收的表型变化，暗示未来原绿球藻有效种群规模可能更小。而升温下玫瑰杆菌的突变速率加快程度不如原绿球藻，且其生物膜形成能力增强，这提高了玫瑰杆菌的抗逆性、免疫性及生态适应性。海洋动力过程在微生物物种多样性和功能演化上的作用也不容忽视。在动力过程形成的锋面系统中，微生物的种间相互作用引起的基因变化与有机质分解过程密切相关，全球暖化情境下这一机制导致的有机质降解增强可能造成海洋的碳释放高于碳固定。综上，海洋微生物在全球暖化下的进化方向和生态适应策略，可能影响海洋碳收支，未来研究需要加强与地球系统模式的结合，评估其对全球碳循环的影响。