《Regional Studies in Marine Science》：Contrasting Antarctic phytoplankton communities between the waters off Cape Darnley and the Sabrina Coast during sea-ice melting and forming seasons
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•显微镜和主要营养盐数据表明，南极这两个区域的浮游植物组成存在差异。•在萨布丽娜海岸，浮游植物群落由原旗虫转变为硅藻与其他藻类的混合群落。•在达德利角附近海域，硅藻在浮游植物群落中占主导地位。•浮游植物生物量是表层 pCO2 下降的主要贡献因素，但藻类组成与 pCO2 之间并
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显微镜和主要营养盐数据表明，南极这两个区域的浮游植物组成存在差异。
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在萨布丽娜海岸，浮游植物群落由原旗虫转变为硅藻与其他藻类的混合群落。
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在达德利角附近海域，硅藻在浮游植物群落中占主导地位。
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浮游植物生物量是表层 pCO2 下降的主要贡献因素，但藻类组成与 pCO2 之间并未发现相关性。
引言
由于强烈的下坡风（katabatic winds）将新形成的海冰向岸外输送，在沿海海冰区经常形成浮游植物区（open-water areas）（Eayrs 等，2019）。在大多数南极浮游植物区，浮游植物的生物量和生产力通常在南半球夏季（1 月）达到峰值（Arrigo 和 van Dijken，2003），尽管在某些地区，浮游植物水华也可在 2 月至 3 月初形成（Ito 等，2025）。这种高生产力得益于有利的光照条件（冰盖覆盖减少和水柱分层）以及多种痕量金属来源，这些金属是光合作用所必需的养分。有研究提出，铁有助于促进南极水域的浮游植物生长，而这些水域中的铁来自冰川和海冰融水（Lannuzel 等，2010；Tamura 等，2023）、改造后的环极深层水（Moreau 等，2019）以及大气粉尘（de Jong 等，2013）。初级生产力对南极海洋生态系统至关重要，因为它支持更高营养级（Arce 等，2022）和碳循环（Arroyo 等，2019）。然而，沿岸地区的叶绿素 a（Chl a）浓度和初级生产力存在差异（Arrigo 等，2003），这源于水柱分层、水深和痕量金属输入量的变化。
在南极季节性冰区（SIZ），不同浮游植物类群在生物地球化学循环中扮演不同角色，包括初级生产力和营养盐通量（Takao 等，2020）。例如，在南极半岛西部和东极季节性冰区，硅藻丰度与海面 CO2 分压（pCO2）呈负相关（Moreau 等，2012；Takao 等，2014）。非硅化浮游植物（如原旗虫）所需的硝酸盐水平较低，但其对垂直碳输出的贡献小于硅藻（DiTullio 和 Smith，1996；Arrigo 等，1999）。近期，在 Pine Island 浮游植物区中，优势浮游植物由 Phaeocystis sp. 转变为硅藻，这可能是由于邻近冰川融化所致（Lee 等，2022）。相反，在南极半岛西部也观察到从硅藻向原旗虫的转变（Ferreira 等，2020）。浮游植物类群的变化可能会改变碳和营养盐（硝酸盐和硅酸盐）的循环，并影响更高营养级的生物。这些变化表明，评估浮游植物当前和未来的组成与丰度状态对于更好地理解生物地球化学循环、尤其是海洋中的碳输出至关重要。
在某些海冰覆盖度较低的沿岸地区（Arrigo 和 van Dijken，2003），浮游植物的生物量、组成和生产力从夏季到秋季会发生显著变化（Arrigo 和 van Dijken，2003；Moreau 等，2019）。根据现场观测，在 Mertz 和 Ninnis 浮游植物区硅藻占主导，而在 1 月的 Dalton 浮游植物区（位于萨布丽娜海岸），Phaeocystis antarctica（原旗虫）大量繁殖（Moreau 等，2019）。浮游植物组成和生物量的这些变化可能影响新生海冰中的藻类浓度以及沿岸水域的生产力（Garrison 等，1983；Ito 等，2025）。浮游植物会被碎冰晶（frazil ice crystals）捕获，并在海冰形成的早期阶段形成群落（Garrison 等，1983；Takahashi 等，2025）。由于较大的细胞（例如某些硅藻）比原旗虫更易被纳入海冰中（Gradinger 和 Ik?valko，1998；Ró?ańska 等，2008），硅藻浮游植物水华可能会增加新冰中的藻类浓度（Lieser 等，2015；Ito 等，2025）。某些物种同时适应海冰和海水环境，因此被纳入的细胞有时可能成为后续冰藻爆发的"种子种群"（Fiala 等，2006；Olsen 等，2017；Ito 等，2025）。因此，海冰形成期间浮游植物的大小和物种组成，对于早期秋季季节性冰区中冰藻生物量具有根本性意义。
达德利角（CD）和萨布丽娜海岸（SC）位于南极沿海地区，这两个地区曾报告了不同的生产力和表层水 pCO2。CD 附近的净群落生产力（NCP）较高，超过 20 mmol C m?2 d?1（Roden 等，2016；Murakami 等，2020），而 SC 附近为 5 至 20 mmol C m?2 d?1（Arroyo 等，2019）。CD 附近的高生产力导致表层水 pCO2 极低，低至 172 μatm（Murakami 等，2020）。已有研究描述了 CD 秋季（Lieser 等，2015）以及 CD 和 SC 夏季的浮游植物物种组成（Davidson 等，2010；Moreau 等，2019；Takahashi 等，2023）。然而，这些研究并未涵盖两个季节，也未估算各物种的藻类碳含量，因此难以评估关键（优势）物种对碳酸盐化学（如表层 pCO2 和 NCP）的影响。因此，我们研究了海冰融化季节（CD 为 2 月，SC 为 12 月）和海冰形成季节（SC 的 2 月末和 3 月初）的浮游植物群落和生物量。本研究旨在阐明浮游植物组成与水文学参数（如温度、分层和融水比例）之间的关系，以及它们对表层海水中以 pCO2 衡量的主要营养盐化学计量和生产力所产生的影响。
分节摘要
研究地点
达德利角位于约 70°E，阿默里冰架以北，包含达德利角浮游植物区（Taylor 等，1997）。萨布丽娜海岸位于约 115–123°E，包含 Dalton 浮游植物区（Arroyo 等，2019）。两座冰架（Totten 冰架和莫斯科大学冰架）分别位于 SC 的西侧和东侧（图 1）。在这两个区域，固定冰或冰架向东部端点向北延伸，阻碍了老漂流冰的侵入。
海表温度和盐度
在达德利角（CD）附近，各采样站的海表盐度（SSS）范围为 33.02 至 33.78（图 2a），南部站位（>67.1°S，即 CD-1、CD-4、RAS 和 Seasaw 站）的 SSS 较低。在萨布丽娜海岸（SC）夏季（12 月）附近，SSS 基本无空间差异，仅在 20 号站出现最低值（32.31）。在 SC 2 月至 3 月期间，SSS 总体上低于前一个月（32.74–33.35），最低 SSS（32.74）出现在 Totten 冰架附近（S125 站）。除 SSS 外，海表温度（SST）也表现出……
水文学和 Chl a 浓度
萨布丽娜海岸（SC）沿岸的 SSS 从 12 月下降到 2 月至 3 月，平均融水比例由 0.9% 增至 3.2%，表明该区域发生了显著的海冰融化。这与 Tamura 等（2023）的观测结果相符，他们报告 12 月至 3 月间 SC 沿岸海冰融水的体积贡献由约 1% 增至 5%。从 12 月（8–22 m）到 2 月至 3 月，混合层深度（MLD）明显加深。
结论
本研究揭示了浮游植物组成和生物量在南极沿岸地区从夏季到初秋的差异与变化。在 SC，优势浮游植物由原旗虫转变为硅藻（Pseudo-nitzschia prolongatoides/subcurvata），而在 CD 附近，从夏季到初秋，硅藻（Fragilariopsis spp. 或 Corethron pennatum）可能始终占据优势。然而，远洋硅藻 C. pennatum 在 CD 中占主导这一现象表明，夏季的浮游植物水华并非……
CRediT 作者贡献声明
Keishi Shimada（岛田惠一）：撰写——审阅与编辑，形式化分析，数据整理。Michiyo Yamamoto-Kawai（山本河内美知代）：撰写——审阅与编辑，资助获取，形式化分析，数据整理。Ryosuke Makabe（真壁良介）：撰写——审阅与编辑，资助获取，形式化分析，数据整理。Gen Hashida（橋田源）：撰写——审阅与编辑，形式化分析，数据整理。Haruhiko Kashiwase（柏瀬春彦）：撰写——审阅与编辑，形式化分析，数据整理。Daiki Nomura（野村大毅）：撰写——审阅与编辑，资助获取。
利益冲突声明
作者声明他们不存在已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本文所报告的工作。
致谢
我们感谢在 KH19-1 航次（负责人：Minoru Ikehara 博士）期间"白鹤丸"（Hakuho-maru）号的船长、船员及船上成员，以及在日本南极考察第 61 次远征期间破冰船"昭和"（Shirase）号协助观测的全体人员。我们感谢 Date Tsuneo 博士（Odate Tsuneo 博士）对南极考察的支持。我们也感谢 Taguchi Satoru 博士就水层叶绿素 a 浓度和藻类碳含量进行讨论所提供的帮助。我们衷心感谢匿名审稿人提出的意见，使本研究得到了改进。
Keigo D. Takahashi（高橋圭吾）| Ryosuke Makabe（真壁良介）| Gen Hashida（橋田源）| Keishi Shimada（岛田惠一）| Michiyo Yamamoto-Kawai（山本河内美知代）| Haruhiko Kashiwase（柏瀬春彦）| Daiki Nomura（野村大毅）| Takeshi Tamura（田村武）| Daisuke Hirano（平野大介）| Shigeru Aoki（青木茂）| Kay I. Ohshima（大島愼也）| Masato Moteki（元木正人）
