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为探究北极冰川不同末端形态对峡湾底栖群落的影响,研究人员以斯瓦尔巴群岛的比勒峡湾为对象,分析底栖动物群落组成与环境因子关系。发现冰川影响强的区域多样性和丰度更低,海洋末端冰川侧群落稀疏,揭示冰川退缩通过局部环境因子驱动底栖群落分异。
北极地区正经历着前所未有的快速变暖,极地放大效应使得这里的气候变化速度是其他地区的数倍。冰川作为气候变化的敏感指示器,其退缩正深刻改变着北极的生态系统。然而,尽管关于斯瓦尔巴群岛冰川及其退缩的研究已较为广泛,但不同末端形态的冰川(如海洋末端冰川与陆地末端冰川)对峡湾底栖生物群落的影响仍知之甚少。底栖生物在碳循环中扮演着关键角色,它们将有机物质再矿化为二氧化碳,进而参与到生态系统的物质循环中,同时也是鱼类、鲸类等高等营养级生物的重要食物来源。因此,了解冰川退缩对底栖群落的影响,对于揭示北极生态系统的响应机制至关重要。
来自挪威斯瓦尔巴大学中心、瓦赫宁根大学与研究中心等机构的研究人员,聚焦于斯瓦尔巴群岛的比勒峡湾开展研究。比勒峡湾内的诺登斯基 ?ld 冰川(Nordenski?ldbreen)因退缩于 2017 年分裂为海洋末端和陆地末端两侧,加上受内陆冰川径流影响的海湾以及一处约 1.1 万年前退冰的参考地点,形成了研究不同冰川影响的天然实验室。研究旨在探讨内陆冰川、陆地末端冰川、海洋末端冰川对底栖群落的影响,相关成果发表在《Polar Biology》。
研究采用了多种关键技术方法。在采样方面,于不同地点设置浅(约 20 米)深(50-60 米) stations,使用 Van Veen 抓斗采集底栖样本,通过 1.0 mm 筛网筛选后用 4% 甲醛固定,在显微镜下进行分类鉴定。环境因子测定包括底水温度、盐度、总有机碳(TOC)、泥质含量(<63 μm sediment 百分比)、叶绿素 a 及脱镁叶绿素浓度等。统计分析则运用了 Kruskal-Wallis 检验、Wilcoxon 检验、聚类分析(UPGMA)、相似性分析(ANOSIM)、冗余分析(RDA)等方法,以揭示群落特征与环境因子的关系。
底栖群落组成与环境因子特征
研究共鉴定出 88 个分类单元,隶属 9 个门类,其中软体动物门(Mollusca)和环节动物门(Annelida)占主导。最丰富的类群为丝鳃虫科(Cirratulidae)和薄壳蛤(Ennucula tenuis)等。环境数据显示,参考地点的 TOC、叶绿素 a 和脱镁叶绿素值最高,海洋末端冰川侧这些指标最低,泥质含量在参考地点较低。CTD 数据表明,陆地末端冰川和内陆冰川站点存在明显的水体分层,且浊度较高,海洋末端冰川侧浊度更是远高于其他区域。
群落特征的空间差异
内陆冰川影响的区域底栖动物丰度显著低于其他地点,参考地点的物种丰富度最高,海洋末端冰川侧多样性最低。聚类分析显示,不同地点的群落结构存在显著差异,内陆冰川站点与其他站点差异最大,海洋末端和陆地末端冰川侧虽同属一冰川却各自聚为一类。指示物种分析表明,内陆冰川地点有 Ampharetidae 和 Tridonta elliptica 作为指示种,海洋末端冰川侧为 Mendicula ferruginosa,参考地点则有 Nuculana pernula 等四种指示物种。
环境因子与群落的关联
冗余分析(RDA)显示,TOC、泥质含量、底水温度和距岸距离是影响底栖群落的关键因子。皮尔逊相关分析表明,物种丰富度与泥质含量呈负相关,与叶绿素 a 和脱镁叶绿素呈正相关,距岸距离与 TOC 正相关、与泥质含量负相关。这表明高沉积速率和低食物供应可能是冰川影响区域多样性低的主因,而海洋末端冰川侧的高浊度进一步加剧了食物匮乏,导致群落稀疏。
讨论与意义
研究表明,冰川退缩通过改变局部环境因子(如沉积速率、浊度、食物供应),在同一峡湾系统内的小尺度空间上驱动了底栖群落的分异。海洋末端冰川侧因高浊度和食物剥夺,形成了极为稀疏的群落,甚至出现深海物种向浅水区扩张的现象。尽管陆地末端冰川与内陆冰川同属陆地末端类型,但前者因邻近区域存在海带等生态工程师,可能通过提供有机质输入等方式导致群落差异。
该研究填补了北极不同冰川末端形态对底栖群落影响的认知空白,揭示了冰川退缩对北极峡湾生态系统的复杂效应,为预测气候变化下北极底栖生物的响应提供了重要依据。随着北极冰川持续退缩,深入理解这些局地环境梯度的影响,对于评估生态系统功能变化和生物多样性保护具有关键意义。