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在南极海冰变化影响生态系统的背景下，研究人员开展 “海冰形成时间对真核微藻群落（EMCs）影响” 的研究。他们发现海冰形成时间改变会影响 EMC 结构、多样性和生物量，这对理解南极生态系统变化意义重大。
在遥远的南极，海冰如同巨大的生态屏障，分隔着大气与海洋，同时孕育着独特的生命世界。海冰相关的微藻群落对南极生态系统至关重要，它们贡献了冰覆盖区域高达 50% 的初级生产力，是维持极地生命的关键一环。然而，近年来南极海冰状况急剧变化，2022 年 2 月海冰范围降至历史新低（1.91×10
6 km
2），2023 年更是进一步缩减至 1.77×10
6 km
2 。这种变化不仅改变了海冰的物理特性，如厚度、积雪覆盖等，还对依赖海冰生存的生态系统造成了深远影响。但此前，对于海冰形成时间变化如何影响微藻群落，人们了解甚少。
为了深入探究这一问题，来自维多利亚大学惠灵顿分校、新西兰国家水与大气研究所（NIWA）等机构的研究人员展开了一项重要研究。研究成果发表在《iScience》杂志上，为我们揭示了海冰与微藻群落之间的紧密联系，对理解南极生态系统的变化趋势具有重要意义。
研究人员主要运用了两种关键技术方法。其一为代谢条形码（DNA metabarcoding）技术，该技术能敏感且高分辨率地刻画许多海洋环境中真核微藻的多样性；其二是光学显微镜观察（light microscopy）技术，二者结合有助于克服单一技术的局限性，更全面地了解微藻群落结构。研究样本来自麦克默多海峡（McMurdo Sound）不同条件下的海冰，包括 3 月形成的海冰（March - ice）和 9 月形成的海冰（September - ice），涵盖了快速冰（fast ice）及其相关的冰下血小板层（sub - ice platelet layer，SIPL）。
研究结果
- 海冰样本特征：研究人员采集了三种不同冰条件下的样本，March - ice 在 2 月下旬至 3 月形成，其积雪深度为 15 ± 9 cm，快速冰厚度 242 ± 7 cm ，SIPL 厚度 282 ± 29 cm；September - ice 在 8 月下旬形成，9 月冻结，积雪深度 2 ± 1 cm，海冰厚度 132 ± 4 cm，SIPL 厚度 91 ± 10 cm；September - no - SIPL 同样 8 月下旬形成，9 月冻结，但缺少明显的 SIPL，其积雪和海冰厚度与 September - ice 相似。
- EMC 多样性：通过对 18S rDNA V9 区域的分析，发现 March - ice 的 EMC 多样性显著高于 September - no - SIPL。Chao1 多样性指数显示，March - ice 的 EMC 多样性更高；Shannon 和 Inverse Simpson 指数也表明，March - ice 的群落多样性和均匀度明显优于 September - ice 和 September - no - SIPL。
- 群落结构与营养物质：Beta 分析表明，冰条件和冰类型的相互作用显著影响群落多样性。March - ice 中独特的扩增子序列变体（ASV）数量最多，几乎是 September - ice 的两倍，是 September - no - SIPL 的七倍。距离 - 基于冗余分析（dbRDA）显示，影响 EMC 组成的主要环境变量是冰类型（血小板冰 / 快速冰）和磷酸盐，溶解无机氮（硝酸盐、氨）也有一定影响。
- 生物量与群落组成：所有冰条件下，快速冰微藻群落的总生物量均显著低于 SIPL。March - ice 和 September - ice 的总生物量虽无显著差异，但在 SIPL 环境中，September - ice 的微藻生物量更高。March - ice 的 SIPL 在 25 - 50 cm 处生物量达到峰值，而 September - ice 的 SIPL 在 0 - 25 cm 处生物量最高 。代谢条形码和显微镜观察结果显示，不同冰条件下微藻群落组成差异明显，March - ice 中极地中心硅藻更为丰富，而 September - ice 和 September - no - SIPL 则以羽纹硅藻和放射中心硅藻为主。
- 指示物种：不同冰类型和冰条件下存在特征性的指示物种。在快速冰环境中，Thalassiosira tumida 等物种的丰度随海冰形成时间推迟而下降；在 SIPL 环境中，Fragilariopsis sublineata 在 September - ice 的 SIPL 中更为丰富，Epithemia pelagica 则在 March - ice 的 SIPL 中更为常见。
研究结论与讨论
这项研究表明，海冰形成时间对真核微藻群落有着深远影响。不同时间形成的海冰，其微藻群落的结构、多样性和生物量存在显著差异。这些差异可能会进一步影响南极海洋生态系统的初级生产力、营养循环以及整个食物网的稳定性。
从生物多样性角度来看，March - ice 的微藻群落多样性更高，这可能是因为其形成时的环境条件更有利于多种微藻的生存和繁衍。而后期形成的海冰，微藻群落结构相对单一，可能会降低生态系统的稳定性和抗干扰能力。
在生物量分布方面，海冰厚度和积雪覆盖影响了光照的穿透，进而影响微藻的生长和生物量积累。March - ice 的生物量峰值出现在较深的位置，这可能与该区域微藻对低光照条件的适应性有关；而 September - ice 由于海冰和积雪较薄，光照更充足，生物量峰值出现在靠近冰 - 水界面的位置。
此外，研究还发现不同冰条件下的指示物种存在差异，这些指示物种可以作为监测海冰环境变化的生物指标。然而，本研究也存在一定的局限性，如样本采集时间有限，未考虑长期的群落变化和季节性演替；代谢条形码和显微镜观察技术存在固有偏差等。但总体而言，该研究为我们理解南极海冰生态系统的变化提供了重要的依据，为后续进一步研究海冰与微藻群落的关系奠定了基础，有助于我们更好地应对南极环境变化带来的挑战，保护极地生态系统的稳定和生物多样性。
