北极海洋南森盆地与阿蒙森盆地浮游动物群落的空间分异与气候变暖响应

《ICES Journal of Marine Science》：Zooplankton communities across the Nansen and Amundsen Basins of the Arctic Ocean

本研究针对北极快速“大西洋化”背景下深海浮游动物群落演变机制不清的问题，通过2021年夏季对南森盆地与阿蒙森盆地的分层采样，揭示了水团结构驱动下的群落垂直分异规律。研究发现南森盆地近陆坡区受大西洋水入侵影响，桡足类（如Calanus finmarchicus）生物量显著高于阿蒙森盆地，而后者深层水体中胶质浮游动物（如栉水母Mertensia ovum）多样性更高。历史对比显示大西洋物种Themisto compressa北侵，冰依赖种Gammarus wilkitzkii消失，为北极海洋生态系统演变提供了关键基线数据。

　　

随着北极海冰的快速消退，这片曾经被坚冰封锁的海洋正经历着前所未有的变化。温暖的大西洋水源源不断涌入北极海域，这一被称为“大西洋化”的过程正在重塑北极海洋的物理环境和生态系统。在欧亚大陆一侧的北冰洋中央，南森盆地和阿蒙森盆地这两个被加克尔海岭分隔的深海盆地，因其不同的水团结构和环流模式，可能孕育着截然不同的浮游动物群落。然而，由于观测数据匮乏，我们对这些遥远海域的生态系统认知仍然有限。

挪威极地研究所的Anette Wold领导的研究团队，于2021年8月至9月搭乘RV Kronprins Haakon科考船，沿着从81.8°N至87.5°N的断面，对这两个盆地的浮游动物群落进行了详细调查。这项发表在《ICES Journal of Marine Science》的研究，为我们理解气候变化下的北极海洋生态系统提供了宝贵见解。

研究人员采用了多层垂直拖网（MultiNet）和MIK网，分别针对中浮游动物（64μm和180μm网目）和大型浮游动物（1500μm网目）进行分层采样，覆盖从表层到底层的五个标准水层。样本采集后通过形态学鉴定和DNA分析相结合的方法进行种类鉴定，并利用历史数据（1975-2007年）进行对比分析。

研究结果

物理环境与浮游动物生物量格局

研究表明，南森盆地南部（P7站）受大西洋水入侵影响显著，水温较高，盐度层结较弱，而阿蒙森盆地则表现出典型的北极水特征，具有明显的盐跃层。

相应地，浮游动物总生物量在南森盆地近陆坡区达到峰值，主要贡献者为大型桡足类如Calanus finmarchicus、Calanus glacialis和Metridia longa。相比之下，阿蒙森盆地的浮游动物生物量较低，但深层水体中的分类多样性更高。

群落组成的盆地间差异

桡足类是研究区域最多样的浮游动物类群，共鉴定出60个分类单元。南森盆地富含大西洋来源物种，如Calanus finmarchicus、Oithona atlantica和Metridia lucens，而阿蒙森盆地则以北极物种为主。值得注意的是，大西洋端足类Themisto compressa在两个盆地均有发现，而冰依赖物种Gammarus wilkitzkii则完全消失，表明气候变暖正在改变物种分布格局。

胶质浮游动物的生物量在两个盆地间相似，但种类组成存在差异：南森盆地以栉水母Mertensia ovum和Beroe属为主，而阿蒙森盆地则以管水母Atolla cf. tenella占优势。

群落的垂直分层结构

主成分分析（PCA）揭示了浮游动物群落明显的垂直分层模式，不同水层对应不同的优势类群。表层群落（0-50米）以Calanus glacialis和Oithona similis为主；中层群落（200-600米）以Calanus hyperboreus和Metridia longa为特征；而深层群落（>600米）则富含Spinocalanus属和Scaphocalanus属等典型深海桡足类。

关键物种的种群结构

对三种主要Calanus桡足类的种群结构分析显示，Calanus finmarchicus主要分布于南森盆地南部，且存在年轻个体，表明当地种群正在进行繁殖。而Calanus glacialis虽在各站均有发现，但年轻个体仅出现在南部站位数，表明其繁殖可能局限于大西洋水影响区域。Calanus hyperboreus则表现出更广的垂直分布，在各深度层均有发现，显示其对深海环境的良好适应。

研究结论与意义

本研究系统揭示了南森盆地和阿蒙森盆地浮游动物群落的结构差异及其与环境因子的关系。研究发现，水团来源和海盆地形是驱动浮游动物分布的关键因素，而不仅仅是绝对深度。大西洋水的入侵为南森盆地带来了更高的生产力和生物量，但也可能导致北极特有种的栖息地压缩。

与历史数据比较显示，北极浮游动物群落正在经历显著变化：大西洋物种向北扩张，而冰依赖物种减少。这些变化可能对整个北极海洋食物网产生级联效应，影响从鱼类到海洋哺乳动物的更高营养级生物。

本研究建立的2021年基线数据，为未来监测北极海洋生态系统对气候变化的响应提供了重要参考。随着北极“大西洋化”进程的持续，预期浮游动物群落的演变将更加显著，需加强长期观测以预测其生态后果。