2019/2020年冬季，印度洋东部赤道区域和孟加拉湾南部在中层浮游动物对极端正印度洋偶极子（PIOD）现象及冷核涡旋的响应

《Progress in Oceanography》：Responses of mesozooplankton to extreme positive Indian Ocean Dipole (pIOD) and cold-core eddy in the eastern Equatorial Indian Ocean and southern Bay of Bengal during 2019/2020 winter

本研究分析2019/2020冬季东赤道印度洋和孟加拉湾南部浮游甲壳类在不同水层（0-3000米）对pIOD事件和冷核涡旋的响应。结果显示：epi层生物量升高与pIOD和涡旋导致的表层叶绿素a（Chl-a）升高一致；长时间强涡旋在meso层增加生物量和改变群落结构，而pIOD对meso和bathypelagic层影响有限。研究强调孟加拉湾南部持续性冷核涡旋在碳汇中的作用。

　　在海洋生态系统中，有机碳的生产与储存是理解碳循环和全球气候变化的重要环节。光合作用产生的有机碳通常只能在数百年的时间尺度上被储存，当其被输送到中层和深层水域时，这一过程尤为关键。然而，关于这些深层水域中中型浮游动物（mesozooplankton）对特定气候现象和海洋动力过程的响应，科学界仍存在许多未知。本研究通过在2019年12月至2020年1月期间对东赤道印度洋（EIO）和孟加拉湾南部（BOB）的中型浮游动物进行采样，旨在揭示这些生物在不同水层中对印度洋偶极子事件（pIOD）和冷核涡旋（cold-core eddies）引起的上层水体异常叶绿素a（Chl a）浓度的响应机制。

东赤道印度洋和孟加拉湾南部长期以来被认为是比较低产的海域，这主要是由于上层海洋的强分层和弱风力，以及高浊度和云层覆盖对光的抑制作用。然而，大型的气候现象如印度洋偶极子事件和中尺度涡旋等，能够打破上层海洋的分层结构，促进营养物质的上升，从而显著提升该区域的生物生产力。特别是正相位的印度洋偶极子（pIOD）事件，它在东赤道印度洋和孟加拉湾南部引发的温度和盐度差异，导致了中层和深层水体的营养物质增加，进而对浮游动物的分布和丰度产生影响。

研究发现，在东赤道印度洋和孟加拉湾南部的中层水域，冷核涡旋对中型浮游动物的生物量和组成产生了明显的影响。这些涡旋具有较长的持续时间和较强的上升过程，能够显著提升中层水域的生物量，并改变其物种组成。相比之下，正相位的印度洋偶极子事件对中层水域的中型浮游动物影响较小，这可能与事件的强度和持续时间有关。而在深层水域（1000–3000米），无论是pIOD事件还是涡旋的影响都未能观察到明显的生物量或组成变化。这一结果表明，冷核涡旋在促进碳的垂直输送和深海碳储存方面可能扮演着更为重要的角色。

本研究基于“联合先进海洋与生态研究”（JAMES）科考船的多学科合作采样，结合遥感和Argo浮标数据，分析了2019/2020冬季异常叶绿素a浓度对中型浮游动物的影响。研究结果揭示了不同水层中中型浮游动物对pIOD事件和冷核涡旋的响应存在显著差异。在表层（0–100米）水体中，pIOD事件和冷核涡旋共同作用下，叶绿素a浓度显著上升，进而导致中型浮游动物的生物量增加。而在中层（100–1000米）水体中，冷核涡旋的持续时间和强度成为影响生物量和物种组成的关键因素。这表明，尽管pIOD事件能够提升表层和中层的生物生产力，但在中层水域，冷核涡旋的影响更为显著。

此外，研究还指出，中型浮游动物的生物量和组成变化不仅受到物理环境的影响，还与生物自身的适应性和生态位有关。在冷核涡旋影响的区域，中型浮游动物的丰度和多样性往往较高，这可能与涡旋带来的营养物质输送和适宜的环境条件有关。然而，在深层水域，这种影响似乎并不明显，可能与该区域的环境条件和生物的生存策略有关。因此，理解不同水层中中型浮游动物的响应机制，对于评估海洋碳循环和全球气候变化具有重要意义。

在研究过程中，团队采用了多种方法和技术，包括遥感数据的分析、Argo浮标数据的收集以及现场采样数据的处理。通过对比不同区域的中型浮游动物生物量、丰度和物种组成，研究人员能够更全面地了解这些生物对环境变化的响应。同时，研究还强调了多学科合作在海洋科学研究中的重要性，通过整合物理、化学和生物数据，可以更准确地揭示海洋生态系统的复杂性。

本研究的发现不仅有助于加深对印度洋偶极子事件和冷核涡旋对海洋生态系统影响的理解，还为未来的研究提供了新的视角。例如，如何在不同水层中有效监测和评估中型浮游动物的响应，以及这些响应如何影响整个海洋食物网的结构和功能，都是值得进一步探讨的问题。此外，研究还提示我们，尽管表层和中层水域的中型浮游动物对环境变化较为敏感，但深层水域的生物可能具有更强的适应能力，能够在较长时间尺度上维持其种群稳定。

在实际应用中，这些研究成果可以为海洋资源管理、气候变化应对以及生态系统的保护提供科学依据。例如，了解中型浮游动物对环境变化的响应，有助于预测海洋生物生产力的变化趋势，从而为渔业资源的可持续利用提供支持。同时，研究还表明，冷核涡旋在促进碳的垂直输送和深海碳储存方面具有重要作用，这可能对全球碳循环的模型构建和预测产生影响。

总的来说，本研究通过系统的采样和分析，揭示了中型浮游动物在不同水层中对印度洋偶极子事件和冷核涡旋的响应机制。研究结果表明，冷核涡旋在促进中层水域生物量增加和改变物种组成方面具有显著作用，而pIOD事件对中层水域的影响相对较小。这些发现不仅拓展了我们对海洋生态系统动态变化的理解，也为未来相关研究提供了新的方向和思路。