通过水下成像技术，在比格尔海峡的亚南极海藻林中捕捉到了环境条件、颗粒运动以及藤壶活动的节奏变化

《Progress in Oceanography》：The rhythms of environmental conditions, particles dynamics, and barnacle activity captured by underwater imaging in sub-Antarctic kelp forests of the Beagle Channel

巨藻森林通过改变水动力和颗粒循环影响贝格尔海峡悬浮颗粒与藤壶摄食活动，不同区域（冰川影响区、过渡区、海洋区）的颗粒组成（矿物/有机物）和来源（局地/外输）存在显著差异，藤壶摄食呈现昼夜节律且受光照与潮汐滞后影响，突发天气事件与周期性环境波动共同驱动近岸生态系统动态，强调高分辨率监测整合多因子的重要性。

　　本研究聚焦于贝格尔海峡（Beagle Channel）中巨藻（*Macrocystis pyrifera*）森林对水体与海底之间物质交换及浮游生物摄食行为的影响。贝格尔海峡位于南美洲南部，是一条连接太平洋与大西洋的峡湾状通道，受两大洋水流的共同作用。该区域的水体循环主要由西侧的海平面倾斜以及西风带驱动，使得来自太平洋的水流向大西洋方向流动。这种复杂的水文环境形成了从内陆到外海的显著梯度，影响着水体中颗粒物的组成、水体停留时间以及生物活动模式。

巨藻森林作为重要的海洋生态系统，不仅提供了丰富的生物栖息地，还通过其结构特征如密集的藻丛和复杂的固着结构，对水体中的物质循环产生深远影响。它们在海底沉积物中固定碳，同时通过光合作用增加水体中的pH值，从而改变局部的水体化学特性。此外，巨藻森林还能通过其生长和凋落过程，影响水体中的溶解有机碳（DOC）释放，进而改变水流的物理特性，如流速和流向。

研究区域的水文特征是理解这些生态过程的关键。贝格尔海峡的水文格局受到多种因素的影响，包括海沟、淡水输入以及海岸地形。这些因素共同作用，导致从内陆到外海的水体中颗粒物的组成发生变化。内陆区域由于受到冰川影响，水体中以矿物颗粒为主，而外海区域则表现出典型的季节性变化，主要由浮游植物的繁殖活动驱动。这种水平梯度为研究环境变化对颗粒物动态和海底生物活动的影响提供了天然的实验场。

为了深入探讨这些生态过程，研究团队在贝格尔海峡的三个不同位置部署了高分辨率的环境监测设备，包括数据记录仪、沉积物陷阱和水下摄像机。这三个位置分别是：靠近内陆的Susana、位于中间的Almanza以及靠近外海的Davison。研究假设内陆区域由于冰川输入，颗粒物的负荷较高，尤其是矿物颗粒，而外海区域则以有机物为主。同时，研究团队认为，密度较高的巨藻森林会减少光线穿透和水流速度，增加颗粒物的滞留，从而影响悬浮摄食者的活动。

研究采用了短期（每个地点4天）但高时间分辨率（分钟级）的监测方法，以捕捉水体物理环境、颗粒物池和藤壶活动的变化。这种方法能够提供更精确的数据，有助于理解巨藻森林对水体物质交换的动态影响。研究团队还通过水下摄像机记录了悬浮颗粒和海底生物的活动，以分析藤壶等滤食者的摄食行为如何受到环境变化的影响。

研究发现，不同地点的巨藻森林密度存在显著差异。最外侧的Davison地点的巨藻密度最高，达到0.68个/m2，而最内侧的Susana地点的巨藻密度最低，仅为0.29个/m2。这种密度差异直接影响了水体中的颗粒物动态。沉积物陷阱收集的颗粒物总量在Susana和Davison地点的前48小时内显著高于后半段，分别为95 vs. 12 mg DW/d 和 88 vs. 15 mg DW/d。而在Almanza地点，颗粒物的收集量相对稳定，表明该区域的物质交换可能受到更均衡的环境条件影响。

研究团队还发现，藤壶的摄食活动受到多种环境因素的调控。例如，阳光的强度对藤壶的摄食行为有显著影响。在冰川影响的Susana地点，由于水体中矿物颗粒的负荷较高，阳光的穿透力较强，使得藤壶能够更有效地进行日间摄食。而在外海的Davison地点，由于巨藻森林的密度较高，阳光的穿透力较弱，藤壶的摄食活动主要集中在夜间。这种日间和夜间摄食行为的差异可能与藤壶的生理机制和环境条件有关。

此外，潮汐循环也对藤壶的摄食行为产生了影响，但这种影响具有时间滞后性。研究发现，潮汐的变化会影响水体中的颗粒物动态，进而影响藤壶的摄食频率和效率。这种时间滞后性可能与藤壶对环境变化的适应能力有关，也可能是由于水体中颗粒物的分布和运动需要一定时间才能达到平衡。

研究还发现，沉积物中的有机物和矿物颗粒的组成反映了不同的来源。例如，矿物颗粒主要来自冰川输入，而有机物则可能来自浮游植物的繁殖活动。这种来源的差异对水体中的物质循环产生了重要影响。同时，研究团队认为，水体中的颗粒物动态不仅受到局部环境因素的影响，还受到外部环境变化的调控，如天气变化和大气强迫。

研究团队还分析了水下摄像机记录的数据，发现不同地点的颗粒物动态和藤壶活动存在显著差异。例如，在Susana地点，由于冰川输入的颗粒物负荷较高，藤壶的摄食活动主要集中在日间，而在Davison地点，由于巨藻森林的密度较高，藤壶的摄食活动则主要集中在夜间。这种差异可能与藤壶的生理机制和环境条件有关，也可能是由于不同地点的水体中颗粒物的分布和运动速度不同。

研究团队还发现，水下摄像机记录的颗粒物动态与环境监测数据之间存在密切联系。例如，当水体中的颗粒物负荷较高时，藤壶的摄食活动也随之增加。这种现象表明，藤壶的摄食行为与水体中的颗粒物动态密切相关，而水体中的颗粒物动态又受到多种环境因素的调控。

研究还强调了高分辨率观测的重要性。通过高时间分辨率的数据，研究团队能够更准确地捕捉水体中的物质交换和生物活动的变化。这种观测方法有助于理解巨藻森林对水体物质循环的动态影响，以及藤壶等滤食者如何适应这些变化。此外，研究团队认为，将所有可能影响水体物质循环的环境因素纳入研究，包括大气强迫和天气变化，是理解沿海生态系统功能的关键。

研究团队的成果表明，贝格尔海峡中的巨藻森林在调节水体物质循环和生物活动方面具有重要作用。通过高分辨率的观测方法，研究团队能够揭示这些生态过程的动态变化，并为理解沿海生态系统的功能提供新的视角。这些发现不仅有助于保护和管理沿海生态系统，还可能为应对气候变化和环境变化提供科学依据。

研究团队还提到，未来的研究需要进一步探讨不同环境因素对水体物质循环和生物活动的影响。例如，如何在不同的季节和天气条件下，调节水体中的颗粒物动态和生物活动。此外，研究团队认为，不同类型的颗粒物对生物活动的影响可能不同，因此需要进一步分析颗粒物的组成和来源，以理解它们在生态系统中的作用。

总之，这项研究为理解贝格尔海峡中巨藻森林对水体物质循环和生物活动的影响提供了重要的科学依据。通过高分辨率的观测方法，研究团队能够揭示这些生态过程的动态变化，并为未来的生态保护和管理提供参考。研究团队还强调了将所有可能影响水体物质循环的环境因素纳入研究的重要性，以全面理解沿海生态系统的功能。