太平洋北极海域早期海冰消融对秋季微浮游生物群落的影响机制研究

推荐：本研究针对北极太平洋海域海冰快速消融背景下微浮游生物群落响应机制不清的问题，通过2019-2020年水文与群落对比分析，发现南部楚科奇海受营养盐富集太平洋水影响呈现高细胞密度，北部海域海冰消融时间差异通过水文学变化改变群落结构，揭示了区域差异性响应规律，为预测北极生态系统变化提供关键依据。

　　

北极海域正经历着前所未有的海冰消融，过去几十年间海冰覆盖范围显著减少，导致融冰期延长。这种变化深刻影响着北极生态系统的初级生产力，卫星观测显示1998至2018年间北极年净初级生产力增加了57%。然而，关于海冰消融如何影响微浮游生物群落的具体机制仍存在认知空白，特别是在太平洋北极海域——这片连接太平洋与北冰洋的关键区域，以其高生产力支撑着从底栖生物到海洋哺乳动物的复杂食物网。

日本海洋研究开发机构(JAMSTEC)的研究团队在《Polar Science》发表的研究，通过2019和2020年秋季航次，采集了楚科奇海和加拿大海盆56个站位的表层与次表层叶绿素最大值层(SCM)样本，结合水文参数测量和AMSER-2海冰数据，采用显微鉴定、Bray-Curtis聚类分析和SIMPER相似性百分比分析等方法，系统解析了海冰消融时间差异对微浮游生物群落的影响。

研究首先通过水团分析将研究区划分为白令-楚科奇夏季水(BCSW)、冬季水(BCWW)和融冰水(MW)。群落分析识别出6个特征群组：A组分布于2019年边际冰区(MIZ)，以Leptocylindrus spp.和寡毛类纤毛虫为主；B组在2019年北部陆架区以Proboscia alata(占比80%)为优势种，细胞密度达1.3×10⁵ cells L^-1；C组在2020年同区域则以Cylindrotheca closterium和Chaetoceros spp.为主。

关键发现显示：南部陆架区受太平洋入流影响，营养盐富集维持了高细胞密度；北部陆架区海冰消融时间差异(2019年早1个月)导致显著水文差异——早期消融形成温跃层(3.75±1.62°C)，促使能利用有机氮的P. alata爆发；而2020年较晚消融形成的低温低盐表层水(0.99±1.22°C)抑制了营养盐上涌，群落生物量降低65%。边际冰区10天的消融时间差虽改变水文参数，但未显著影响群落组成。

讨论部分指出，P. alata的竞争优势源于其对尿素等有机氮的利用能力，这在硝酸盐贫乏(<0.71μM)但硅酸盐充足(9.06±11.50μM)的环境中成为关键适应策略。研究首次揭示了太平洋北极海域微浮游生物对海冰消融的"三阶段响应模型"：南部受水平平流主导、北部受垂直过程调控、边际冰区受物种耐寒性支配。这些发现为构建北极碳循环模型提供了物种特异性参数，对预测海冰持续减少背景下高营养级生物的饵料供给变化具有重要价值。