冬季冰封与春季开阔水域下鄂霍次克海南部浮游植物群落演替特征及其调控机制的多维度解析

为揭示鄂霍次克海南部(SSO)冬季海冰覆盖至春季开阔水域过渡期浮游植物群落演替规律及其环境驱动机制，研究人员整合显微观察、色素标记(HPLC)和18S rDNA宏条形码技术，发现硅藻(如Thalassiosira和Chaetoceros)在冰缘区与春季水华形成中起关键作用，并证实冬季东萨哈林海流(ESC)输送的浮游植物对春季水华的贡献。该研究为气候变化下亚北极海洋生态系统响应提供了重要理论依据。

　　

在亚北极海域的鄂霍次克海南部(SSO)，冬季海冰的消长与春季浮游植物水华的爆发构成了一套精妙的生态交响曲。这片半封闭的边缘海不仅是北太平洋重要的碳汇区域，更支撑着丰富的渔业资源。然而，随着全球变暖导致海冰范围(SIE)持续缩减，冰藻对春季水华的贡献机制、冬季水体中"休眠"浮游植物的生态角色等问题亟待解答。更棘手的是，传统显微观察受限于分类学家的主观判断，而新兴的分子技术又面临引物偏好性等挑战。这种认知空白使得预测气候变化下亚北极海洋生态响应变得困难重重。

日本海洋研究开发机构(JAMSTEC)的研究团队在2022年冬季至春季期间，通过冰breaker P/V Soya和科考船R/V Shinsei Maru采集了14个站位的样本。他们创新性地采用三管齐下的研究策略：显微镜形态鉴定提供基础分类框架，高效液相色谱(HPLC)色素分析量化功能群比例，18S rRNA基因(rDNA)宏条形码揭示隐藏的生物多样性。这种多维度方法有效规避了单一技术的局限性，比如色素标记中岩藻黄素(fucoxanthin)在硅藻与部分甲藻中的交叉问题。

水文特征划分生态边界
冬季站位呈现低温、低Chl a、高营养盐的特征，其中10和14号站位因靠近千岛盆地斜坡表现出独特性质。春季站位则因海冰融化形成淡水层，增强了水体分层，为水华爆发创造了理想的光照条件。这种物理-化学梯度为理解浮游植物演替提供了环境背景。

冬季海冰下的硅藻群落特征
通过共现网络分析发现，中心纲硅藻Thalassiosira和Chaetoceros与冰融水存在显著关联。令人惊讶的是，虽然冬季浮游植物中约50%为非硅藻类群，但冰缘区的Porosira、Bacterosira等典型冰藻通过ESC输送，成为沿岸水域群落的重要"种子库"。这解释了为何在变暖导致的少冰条件下，沿岸水体中的冬季浮游植物可能成为维持春季水华的关键替补。

春季水华的生态驱动机制
5月观测到的水华以高Chl a浓度(<20 mg/m³
)为标志，主要由高丰度的硅藻驱动。模块化分析显示，这些爆发性增殖的种群具有典型的r-选择策略(快速生长型)，其成功既受益于冬季冰藻的"接种效应"，也得益于ESC输送的营养物质。这一发现修正了传统认知——即使在海冰减少的情况下，冬季水体中的浮游植物仍可通过水团运动参与春季生态过程。

该研究通过多方法整合，首次系统描绘了SSO浮游植物从冬季休眠到春季爆发的完整演替图谱。其核心价值在于揭示了海冰藻类与水体浮游植物在年际生态过程中的互补作用，为预测气候变化下亚北极海洋生态系统响应提供了新范式。特别是发现ESC作为生物和物质的输送通道，在维持生态系统韧性方面具有不可替代的作用。这些认识对建立亚北极海域生态模型、制定渔业管理策略具有重要指导意义。论文的创新性方法框架也为解决类似生态过渡带的研究难题提供了技术蓝本。