Давно замечено, что в северных морях, где вода холодная, водоросли растут лучше, чем в морях южных широт. Объясните это явление.

Это наблюдение связано не с тем, что водорослям «нравится холод», а с тем, что в холодных морях обычно лучше условия именно для фотосинтезирующих организмов: больше питательных веществ и чаще есть свет там, где эти вещества доступны.

1) В холодных морях вода богаче минеральными веществами (питанием).
Рост водорослей ограничивается не только светом, но и растворёнными в воде веществами — прежде всего соединениями азота (нитраты, аммоний), фосфора (фосфаты), а также иногда кремния (для диатомовых водорослей) и микроэлементов (например, железа).
В северных морях холодная вода плотнее и обычно лучше перемешивается ветрами и течениями. Это перемешивание поднимает к поверхности воду из глубин, где накопились питательные соли (они образуются при разложении органики и «оседают» в глубинных слоях). В итоге у поверхности, где есть свет, водорослям хватает «удобрений», и они быстро наращивают биомассу.

2) В тёплых южных морях чаще возникает “слоистость” воды, мешающая подъёму питания к свету.
Тёплая поверхностная вода легче и устойчиво лежит «пленкой» сверху, а более холодная и богатая солями вода — снизу. Такой слоистый “пирог” плохо перемешивается. Питательные вещества остаются в глубине, но там мало света — фотосинтез идёт слабо. Поэтому в тропических и субтропических морях нередко наблюдается парадокс: света много, но пищи мало, и массового развития водорослей нет (кроме зон апвеллинга — мест, где течения всё-таки поднимают глубинные воды).

3) В холодной воде лучше растворяются газы, в том числе CO₂.
Для фотосинтеза нужен углекислый газ (и/или гидрокарбонаты). В холодной воде растворимость газов выше, поэтому при прочих равных доступность неорганического углерода может быть лучше, что поддерживает продуктивность.

4) Летом на высоких широтах часто очень длинный световой день.
В период “белых ночей” и полярного дня водоросли получают много света почти круглые сутки, а если при этом ещё и есть питательные вещества (см. пункты 1–2), то возникают мощные “цветения” планктона. В тропиках световой день более постоянен, но решающим ограничением там обычно становится именно дефицит питательных солей у поверхности.

Итог:
В северных морях водоросли растут лучше главным образом потому, что холодные воды чаще перемешиваются и обогащают поверхностный слой питательными солями, а также потому, что холодная вода лучше удерживает CO₂, и в сезон может быть очень много света. В южных тёплых морях поверхность часто бедна питательными веществами из-за устойчивой слоистости воды, поэтому при избытке света водорослям просто “не хватает удобрений” для бурного роста.