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为探究低氧区（OMZ）底栖生物在营养循环和碳吸收中的作用，研究人员以东北太平洋大陆坡 OMZ 为对象，沿氧和深度梯度开展研究。发现氧气降低对生物丰度等无明显影响，有机质数量和质量显著影响群落结构，结果为深海生态研究提供新视角。
深海，这片占地球表面积约 71% 的神秘领域，孕育着独特的生态系统。然而，随着全球变暖，海洋中的低氧区（Oxygen Minimum Zones，OMZs），又称 “死亡区”，正不断扩张。这些区域内，底栖生物的多样性及其在营养循环、碳（C）吸收等生态过程中的功能角色，一直是科学界亟待深入探索的谜题。尤其是在东北太平洋等区域，关于低氧环境下底栖动物群落如何响应环境变化、有机质（OM）和氧气（O?）如何共同调控生态过程等问题，仍缺乏系统研究。为了填补这一知识空白，来自国外研究机构的科研团队聚焦加拿大温哥华岛外的东北太平洋大陆坡 OMZ（深度 600-1200 米），开展了一系列富有创新性的研究，相关成果发表在《Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers》。
研究人员沿着氧气和深度梯度（分别在 200 米、475 米、850 米深度设置氧浓度约为 77、40、10 μmol?L?1 的采样点），运用多管采样器采集沉积物岩芯，并进行船上培养实验，以分析有机质再矿化和营养盐通量速率。同时，在 475 米和 850 米站点，利用同位素标记藻类（Phaeodactylum sp.）进行脉冲追踪示踪培养，评估大型底栖动物的碳吸收以及底栖营养盐通量对新鲜浮游植物碎屑的响应。
3.1 大型底栖动物群落
研究共鉴定出 63 个科的 1171 只大型底栖动物个体。结果显示，大型底栖动物密度在常氧站点最高，且主要集中在表层沉积层（0-2 cm），随深度增加和氧气浓度降低而减少。物种丰富度也呈现类似趋势，从常氧站点的 23±3 个分类单元降至低氧站点的 10±5 个。尽管不同站点的群落组成存在显著差异，但 PERMANOVA 分析表明，底栖群落分类组成的差异主要由多毛类动物驱动，其中表面沉积取食者在各站点均占主导地位。
3.2 环境驱动因素
冗余分析（RDA）显示，总有机碳（TOC）百分比和碳氮比（C:N）是影响底栖群落结构的关键环境变量。常氧站点的群落结构与 C:N 比相关，而两个低氧站点的群落结构则与 TOC 百分比密切相关。此外，低氧站点的叶绿素a和脱镁色素浓度较高，表明存在较多的浮游植物降解产物，而常氧站点的有机质质量较低。
3.3 底栖营养盐通量
在低氧站点，添加藻类的培养实验显示，营养盐通量和氧气消耗速率在处理组和对照组之间无显著差异。475 米站点的净营养盐流入量较高，而 850 米站点的流入量较低，这可能与低氧条件下微生物代谢和底栖动物活动减弱有关。冗余分析未发现环境变量与底栖营养盐通量之间的显著关系，暗示营养盐通量可能受多种因素共同调控。
3.4 同位素特征与碳吸收
同位素分析表明，475 米站点的大型底栖动物对标记碳的吸收速率较高，尤其是多毛类动物中的丝鳃虫科和海稚虫科。在 850 米站点，尽管生物丰度较低，但端足类和双壳类等仍表现出一定的碳吸收能力。这表明，即使在极端低氧环境下，底栖动物仍能通过利用新鲜有机质维持一定的碳循环活动。
本研究揭示了低氧区底栖生物多样性与环境因子之间的复杂相互作用。研究发现，氧气浓度的降低对大型底栖动物丰度、营养盐再生以及内栖动物在有机质再矿化中的作用无明显影响，而有机质的数量和质量才是塑造底栖群落结构的关键因素。这一结果挑战了传统观点，表明在低氧区，有机质的供应可能掩盖了氧气对底栖生物多样性和生态过程的影响。此外，研究还发现，即使在极低氧条件下，底栖动物仍能通过高效利用新鲜浮游植物碎屑参与碳循环，这为理解深海碳汇机制提供了新视角。
该研究不仅填补了东北太平洋低氧区底栖生态研究的空白，还为全球变化背景下深海生态系统的保护和管理提供了重要科学依据。未来，进一步开展原位长期观测和多因子实验，将有助于更全面地揭示低氧区生态系统的动态响应机制，为应对海洋环境变化提供更坚实的理论支撑。
