Abstract Ocean warming can modify the ecophysiology and distribution of marine organisms, and relationships between species, with nonlinear interactions between ecosystem components potentially resulting in trophic amplification. Trophic amplification (or attenuation) describe the propagation of a hydroclimatic signal up the food web, causing magnification (or depression) of biomass values along one or more trophic pathways. We have employed 3‐D coupled physical‐biogeochemical models to explore ecosystem responses to climate change with a focus on trophic amplification. The response of phytoplankton and zooplankton to global climate‐change projections, carried out with the IPSL Earth System Model by the end of the century, is analysed at global and regional basis, including European seas ( NE A tlantic, B arents S ea, B altic S ea, B lack S ea, B ay of B iscay, A driatic S ea, A egean S ea) and the Eastern Boundary Upwelling System (Benguela). Results indicate that globally and in A tlantic M argin and N orth S ea, increased ocean stratification causes primary production and zooplankton biomass to decrease in response to a warming climate, whilst in the B arents, B altic and B lack S eas, primary production and zooplankton biomass increase. Projected warming characterized by an increase in sea surface temperature of 2.29 ± 0.05 °C leads to a reduction in zooplankton and phytoplankton biomasses of 11% and 6%, respectively. This suggests negative amplification of climate driven modifications of trophic level biomass through bottom‐up control, leading to a reduced capacity of oceans to regulate climate through the biological carbon pump. Simulations suggest negative amplification is the dominant response across 47% of the ocean surface and prevails in the tropical oceans; whilst positive trophic amplification prevails in the A rctic and A ntarctic oceans. Trophic attenuation is projected in temperate seas. Uncertainties in ocean plankton projections, associated to the use of single global and regional models, imply the need for caution when extending these considerations into higher trophic levels.

The demand for marine living resources is increasing at an unprecedented scale because of the need for continuous food provision to the world’s population. The potential of already exploited fish stocks to meet this demand is limited. Therefore, mesopelagic fish have recently become attractive potential targets for fisheries because of their vast conjectured biomass. However, the role of mesopelagic fish in marine ecosystems is poorly understood. Before developing commercial exploitation plans, the relationship between mesopelagic fish and other groups in the marine food web and biogeochemical cycles should be analyzed quantitatively. In this study, we coupled a one-dimensional biogeochemical model (North Atlantic Generic Ecosystem Model) with a higher-trophic-level food web model (Ecopath with Ecosim) for the Sargasso Sea in the North Atlantic to investigate changes in carbon export and trophodynamics under two mesopelagic fish harvesting scenarios. The coupled model represented the marine food web from plankton to fish and mammals, vertical carbon export dynamics, and their interaction with fisheries. The results showed that when mesopelagic fish were not harvested, they contributed approximately 6% of the total carbon export in the surface waters, but up to 40% of the total carbon export below 400 m. Harvesting mesopelagic fish altered the energy transfers within the food web as well as to fisheries. The ecological footprint of fisheries increased significantly. Due to declining competition in the food web, epipelagic fish increased to exert elevated grazing pressure on phytoplankton; hence, phytoplankton-mediated carbon export decreased. The total carbon export decreased by 14% due to the decreases in mesopelagic fish- and phytoplankton-mediated carbon exports. The simulated increase in zooplankton- and non-mesopelagic fish-mediated carbon exports (up to 92% and 96%, respectively) did not compensate for the total decrease in carbon exports under harvesting scenarios. The findings of this study highlighted that mesopelagic fish not only have a direct control on carbon dynamics by their metabolic releases and diel vertical migration, but also strong indirect controls through prey-predator interactions within the food web. Therefore, the implications of harvesting mesopelagic fish should be carefully considered from a holistic perspective.

The Black Sea is a vital resource with vast potential to boost the societal value of the Blue Economy for its surrounding countries. Improved knowledge and enhanced infrastructure together with better coordination and alignment of research and innovation efforts are critical for the better management of the deteriorated Black Sea ecosystem to help restore and maintain its resilience and enable sustainable use of natural resources. In 2019, the Black Sea Strategic Research and Innovation Agenda (Black Sea SRIA), was developed by the Black Sea experts, in cooperation with European marine institutes and organizations, with the support of the European Commission. Black Sea SRIA presents the priorities and ecosystem-based management options needed for a healthy, sustainable, and resilient Black Sea. Since 2019, efforts focused on developing concrete actions under the Black Sea SRIA Implementation Plan (IP) to contribute to the national blue economy strategies, better structuring of the relevant funding mechanisms for solution-oriented implementation and the international and regional strategies, supporting the co-funding mechanisms. In this study, we present a transnational process that has led to the development of the IP which utilized a bottom-up, co-design and co-creation-based approach. The SRIA and its IP support better governance of the blue economy principles towards sustainable development and conservation of unique Black Sea ecosystems. The Black Sea SRIA and IP address the fundamental research challenges of the region, promote the blue economy, and also build vital support systems and innovative research infrastructure and capacity together with academia, funding organizations, industry, policy, civil society and local communities. The IP is a long-lasting guide to catalyze new ideas and innovations towards and with the Black Sea community with strong implications for other sea basins.