北极深水甲烷渗漏区的动物群落具有特殊性，与热液喷口存在密切联系

《Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers》：Faunal Communities of Arctic Deep-Water Methane Seeps are Specialised with Links to Hydrothermal Vents

北极深海冷泉（Vestnesa和Svyatogor脊）的fauna通过形态学与DNA条形码分析，发现7个新特化物种及8个与Loki’s Castle热泉共有的物种，揭示北极热泉与冷泉存在生态连续性，并证实深度增加特化物种比例。

　　在北极地区的深海环境中，冷渗（cold seeps）是常见的海底特征，然而这些冷渗生物群落的特征主要来源于大陆架或上坡区域，即深度小于800米的地方。本研究旨在通过对Vestnesa（1300米）和Svyatogor（1900米）海岭的冷渗进行形态学分析和DNA条形码技术，揭示其生物群落的组成特征，并进一步探讨这些冷渗与区域内的海底热液喷口（hydrothermal vents）生物群落之间的联系。研究发现，这些深水冷渗不仅拥有七个可能的新物种，还与位于Mohns海岭约540公里以南的Loki’s Castle喷口区域共享了八个物种。这表明在北极地区，冷渗和喷口的生物群落之间可能存在一种紧密联系，这种联系可能由地理邻近性和中间环境（如沉积喷口）所驱动。

### 冷渗与热液喷口的生态特征

冷渗是海底甲烷或其他碳氢化合物（如石油）从沉积层中缓慢渗出形成的生态系统，其温度接近环境海水温度。这些渗出的物质为依赖化学合成作用的微生物提供了营养来源，进而支持了多样化的生物群落。在冷渗环境中，常见的基础物种包括管蠕虫（如Siboglinidae科的Oligobrachia属和Sclerolinum contortum）以及双壳类（如Pliocardiinae科的贝类），这些物种也广泛分布于其他以化学合成为基础的生态系统（CBEs）中，如热液喷口。然而，北极冷渗中的特化物种数量相对较少，这可能与研究的深水冷渗样本数量有限有关。目前已知的北极深水冷渗地点包括H?kon Mosby泥火山（1250米）和Vestnesa海岭（1300米），而Svyatogor海岭则成为迄今为止在北欧海中发现的最深冷渗生态系统（1900米）。

### 研究方法

本研究通过两艘科考船在2021年和2022年进行采样，使用ROV（遥控潜水器）及相关采样工具（如吸管采样器、推芯和刀芯等）获取了来自Vestnesa和Svyatogor的生物样本。样本在实验室中经过筛选和固定后，进行了形态学鉴定和DNA条形码分析。DNA条形码使用了线粒体的COI基因和16S rRNA基因，这些基因在物种鉴定中具有较高的分辨率。对于某些难以确定的物种，使用了开放命名法（open nomenclature）来标注其分类状态，并将这些样本存入挪威卑尔根大学博物馆的标本馆中。

此外，研究还使用了物种累积曲线（species accumulation curves）来评估不同微生境的物种丰富度。通过R语言编写脚本，结合vegan、ggplot2、dplyr和tidyr等软件包，对Vestnesa和Svyatogor的样本数据进行了分析。累积曲线表明，尽管采样量有限，但深水冷渗的物种多样性高于浅水冷渗。这可能与深水冷渗中特化物种的分布有关。

### 研究结果

在Vestnesa和Svyatogor的冷渗区域中，研究人员共鉴定出52种和51种生物，其中包含了七个可能的新物种。这些新物种的发现为北极深水冷渗的生物多样性提供了新的视角。同时，研究还发现了八个与Loki’s Castle喷口共享的物种，包括一些已知的特化物种，如Pavelius smileyi、Paramytha schanderi、Exitomelita sigynae和Monoculodes bousfieldi。这些物种的存在表明，尽管冷渗和热液喷口在某些方面存在差异，但它们之间共享了许多生物。

在形态学鉴定方面，研究人员发现了一些独特的物种，如Rissoidae科的两个新物种（ZMBN_145869和ZMBN_146227），以及Oligobrachia属的未知物种（ZMBN_149940）。这些物种的分布模式显示，它们主要集中在微生物垫和管蠕虫森林等微生境中，而某些物种（如Capitella sp. ZMBN_150768）则在多个微生境中都有发现。此外，研究还发现了一些物种的形态学特征与已知的物种存在显著差异，这可能意味着它们属于不同的分类群。

### 讨论

本研究揭示了北极冷渗与热液喷口之间存在密切的生态联系，这种联系可能与地理邻近性以及中间生境的存在有关。例如，Svyatogor海岭被假定为一种混合系统，其地质过程与热液喷口和冷渗相似。然而，研究结果显示，Svyatogor的生物群落与Vestnesa的生物群落相似，表明其生态特征更接近于冷渗。这种相似性可能与两者相近的深度有关，但还需要更多的研究来确认这种模式是否具有普遍性。

在分类学上，一些物种的鉴定存在不确定性，这可能与缺乏足够的样本和分类学资料有关。例如，某些物种仅被鉴定到属或科的水平，而无法确定其具体的种。这种分类学的不确定性使得研究团队在命名这些新物种时更加谨慎，同时也强调了未来需要更多样本和分子数据来支持更精确的分类。

此外，研究还发现了一些可能在冷渗中具有特化适应的物种，如Rissoa griegi和Nicomache lokii。这些物种的分布模式表明，它们可能依赖于冷渗环境中的特定化学条件，如甲烷和硫化氢的浓度。这种特化适应可能使得它们在其他非CBE环境中较为罕见，因此在冷渗中的出现可能具有重要的生态意义。

### 管理与保护意义

本研究的结果对北极冷渗生态系统的管理与保护具有重要意义。冷渗生态系统因其独特的生物群落和相对较少的分布范围，可能更容易受到人类活动的影响。例如，海底采矿、石油和天然气开采以及拖网捕捞等行为可能对这些生态系统的稳定性造成威胁。因此，保护冷渗生态系统不仅有助于维持其特化物种的生存，也有助于维护整个北极海洋生态系统的多样性。

同时，研究还强调了冷渗与热液喷口之间可能存在的生态连续性。这种连续性可能意味着某些物种能够在不同的CBE之间迁移和适应，从而增强它们的生态韧性。然而，由于这些生态系统之间的地理距离和环境差异，某些物种可能仅局限于特定的区域。因此，需要进一步研究这些生态系统的相互作用，以更好地理解它们的生态功能和物种分布。

### 结论

本研究通过对Vestnesa和Svyatogor冷渗的生物群落进行详细分析，揭示了北极深水冷渗生态系统的独特性和多样性。研究结果表明，这些冷渗不仅拥有特化物种，还与热液喷口共享了一些生物。这种生态连续性可能反映了北极地区CBEs之间的相互作用，而不仅仅是孤立的生态系统。因此，未来的研究应关注不同深度和环境条件下的冷渗和热液喷口，以更全面地了解北极CBEs的生物多样性及其生态意义。