卡拉海和巴伦支海东北部季节性浮冰区域的共生群落

《Polar Science》：Sympagic communities of the seasonal drift ice fields in the Kara and northeastern Barents Seas.

本研究于2021和2023年夏季解冻季采集喀拉海及巴伦特海东北部浮冰样本，分析微藻及浮游生物多样性、冰漂移路径。发现硅藻和甲藻占优势，浮游生物多样性低，冰层解体导致生产力显著下降，并界定内喀拉海陆架及鄂毕河、叶尼塞河河口区为关键再殖民区域。

　　在北极地区，季节性冰盖的消退与冰层动态的变化对冰下生态系统有着深远的影响。这项研究聚焦于2021年和2023年夏季融冰期，对卡拉海和东北部巴伦支海的冰下生物群落进行了详细分析，特别是那些在冰层中生存的微生物和动物。研究者采集了厚度在3至40厘米之间的季节性浮冰样本，并通过船边采样方法在靠近边缘冰区（MIZ）以及不同冰层整合度的破碎冰场中进行调查。通过观察，研究人员发现冰下生态系统中存在多种生物群落，但总体而言，叶绿素a（Chl a）的浓度较低（0.04–0.32 mg/m3），海冰微藻生物量也处于较低水平（12.20–120.60 μgC/L），同时浮游动物的丰度也相对较少（0–23 ind/L）。这些数据表明，随着海冰消融和破裂，该地区的生物生产力可能出现了显著下降。

微藻的组成在冰层中包含了28种分类，其中以羽状硅藻（如*Fragilariopsis oceanica*、*F. cylindrus*、*Cylindrotheca closterium*、*Thalassionema nitzschioides*以及*Nitzschia* sp.）为主导，此外还有甲藻（如*Protoperidinium pellucidum*）的出现。在卡拉海和巴伦支海之间，微藻群落的组成存在明显差异，这可能与海冰的运动路径以及水文条件的变化有关。在浮游动物方面，研究发现其种类包括13种，其中轮虫和线虫（如*Theristus melnikovi*和*Cryonema tenue*）最为常见，偶尔也会出现桡足类、端足类、介形虫、双壳类和卤虫等生物。这些生物的分布模式和数量变化，反映了海冰消融过程中生态系统动态的调整。

研究还基于冰层漂移轨迹的计算，指出卡拉海内海架以及邻近的鄂毕河与叶尼塞河河口区域是海冰重新定殖的关键区域。这些区域不仅在冰层消融过程中扮演重要角色，同时也是冰下生物群落形成和维持的重要场所。随着冰层消融时间的延长和冰区范围的缩减，冰下生态系统的结构和功能可能会发生改变。这种变化不仅影响了冰下生物的分布和数量，还可能对整个北极海洋生态系统的物质循环和能量流动产生连锁反应。

卡拉海作为北极地区的一个半封闭、浅水的大陆架海域，其冰层形成和消融过程受到多种因素的影响。主要的水体来源包括来自巴伦支海的巴伦支海水、通过圣安娜水道从北面流入的北极水，以及来自鄂毕河和叶尼塞河的河口淡水。这些水体的输入对卡拉海的冰层条件和生态系统有着重要影响。在过去的几十年中，由于温暖的大西洋水流从巴伦支海流入，卡拉海的冰期持续时间有所缩短，冰层覆盖范围也减少了，冰层融化的时间提前。这些变化对冰下生物群落的组成和结构产生了显著影响，使得研究者需要重新审视这些区域的生态变化趋势。

海冰内部的盐水通道、空腔和孔隙构成了复杂的微环境，为冰相关（即“冰下”）生物群落提供了生存条件。这些生物群落包括细菌、病毒、真菌、原生动物以及小型无脊椎动物。随着冰层消融时间的延长，冰下生物群落的组成和生态动态也发生了改变。这种变化不仅体现在冰下生物的种类和数量上，还可能影响到整个北极生态系统的功能。冰下生物群落的结构和组成变化可能与光的可用性、冰层厚度的变化以及营养物质的积累有关，这些因素共同影响了冰下生物的生存和繁殖。

在冰层消融过程中，冰区范围的缩减会导致冰下生物群落的分布发生变化。冰区边缘会逐渐向北退缩，形成一个覆盖范围在15%到80%之间的冰层区域，这个区域与开阔水域之间存在显著的生态差异。冰层边缘的退缩会促进浮游植物的快速生长，尤其是在夏季融冰高峰期（5月至6月）。此时，冰层的厚度减小，太阳辐射的穿透能力增强，同时冬季积累的营养物质也逐渐释放，为浮游植物的生长提供了有利条件。这种现象在北极地区较为常见，但其对整个生态系统的影响仍需进一步研究。

在过去的几十年中，卡拉海和东北部巴伦支海的冰下生物研究主要集中在冰期结束后，即夏季和秋季。这些研究主要关注初级生产力的变化以及浮游生物和底栖生物的种类、数量和空间分布。然而，对于冰期期间的冰下生物群落，尤其是其多样性、组成和生态功能的研究仍然较少。因此，这项研究填补了这一空白，为理解冰下生物群落的动态变化提供了新的视角。

在研究方法上，研究者采用了基于船只的夏季特定采样方法，这种方法在冰层采样方面存在一定的局限性。由于冰层漂移的复杂性和不确定性，采样点的数量有限，样本的重复性和代表性也受到影响。这种采样方式不同于标准化的冰芯采样方法，后者通常用于更系统地研究冰下生物群落的组成和结构。尽管存在这些方法上的差异，但该研究仍然为理解冰下生物群落的变化提供了重要的数据支持。

研究结果表明，冰下生物群落的组成和结构在不同时间点和不同区域之间存在显著差异。这种差异可能与冰层的运动路径、水文条件的变化以及季节性因素有关。例如，在卡拉海的中心区域和西部区域，冰下生物的种类和数量可能与东北部巴伦支海有所不同。此外，冰层的厚度、覆盖范围以及融冰速度也会影响冰下生物的分布和数量。这些因素共同作用，使得冰下生物群落的组成和功能在不同时间和不同区域之间发生变化。

研究还发现，冰下生物的种类和数量在不同冰层类型中存在差异。例如，在较老的冰层（如第二年冰）中，轮虫和线虫的出现频率较高，而在较新的冰层（如第一年冰）中，可能还存在其他类型的生物。这种差异可能与冰层的形成时间和环境条件有关。冰层的形成时间越长，其内部的微环境可能更加稳定，从而有利于某些生物的生存和繁殖。而较新的冰层可能因为环境条件的快速变化，导致生物种类的多样性降低。

此外，研究还指出，冰下生物群落的组成可能受到海冰运动路径的影响。例如，卡拉海的冰层可能通过特定的通道向北移动，最终进入巴伦支海。这种冰层的运动路径可能影响到冰下生物的分布，使得某些生物在特定区域中更为常见。因此，理解冰层的运动路径对于研究冰下生物群落的组成和结构具有重要意义。

在冰层消融过程中，冰下生物的生存环境会迅速改变。冰层的厚度减小，盐水通道减少，冰下生物的生存空间也随之缩小。这种变化可能导致某些生物的死亡或迁移，从而影响整个冰下生物群落的组成和数量。同时，随着冰层的消融，一些生物可能会迁移到冰层边缘或开放水域，形成新的生态结构。

研究还发现，冰下生物的种类和数量在不同季节和不同区域之间存在显著差异。例如，在夏季融冰期，冰下生物的种类和数量可能比冬季更为丰富。这可能与夏季的光条件、温度条件以及营养物质的供应有关。因此，研究者需要在不同季节和不同区域中进行多次采样，以全面了解冰下生物群落的变化趋势。

总体而言，这项研究为理解北极地区冰下生物群落的变化提供了重要的数据支持。通过分析冰层的组成、厚度、覆盖范围以及冰下生物的种类和数量，研究者能够更好地了解冰层消融对生态系统的影响。此外，研究还揭示了冰层运动路径对冰下生物群落组成和结构的影响，这为未来的研究提供了新的方向。随着全球气候变化的加剧，北极地区的冰层消融过程可能会进一步加快，这将对冰下生物群落的组成和功能产生深远影响。因此，持续的监测和研究对于理解北极生态系统的动态变化具有重要意义。