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海洋生物對(duì)海洋變化的適應(yīng)性研究

發(fā)布日期：2021-09-17 來(lái)源： 點(diǎn)擊：

美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校斯克里普斯海洋研究所的研究人員報(bào)告了20年前發(fā)生的一個(gè)事件導(dǎo)致南極洲一角發(fā)生嚴(yán)重生態(tài)劇變的事件及后果，研究探討了海洋生物適應(yīng)突然變化的能力。
麥克默多灣是美國(guó)一個(gè)研究基地的所在地，也是世界上最南端的海洋生物棲息地。它的東面是一個(gè)大島，西面是南極大陸，南面是羅斯冰架。這個(gè)大陸架的海冰通常在夏天沿著灣的東側(cè)斷裂。
由于洋流的對(duì)比，灣的東西兩側(cè)有不同的海底生物群落。東南側(cè)有火山的灣區(qū)主要是海綿和稱為苔蘚蟲的無(wú)脊椎動(dòng)物，而西側(cè)靠近新港口的兩個(gè)研究地點(diǎn)處的泥濘海底發(fā)現(xiàn)的生物則與深海有機(jī)體相似。
在20世紀(jì)60年代和70年代，Paul Dayton教授和其他研究人員廣泛研究了底棲動(dòng)物。研究人員建立了人工基質(zhì)—無(wú)脊椎動(dòng)物可以附著在其上生長(zhǎng)的表面。他們安裝了在木樁上或懸浮在浮筒下的樹脂玻璃板的陣列，通過(guò)將一些陣列抬離海底，科學(xué)家們可以觀察到無(wú)脊椎動(dòng)物，如海綿，是如何在較少暴露于自然底棲捕食者和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的情況下生存的。這些基質(zhì)一直保留到今天，并定期對(duì)研究人員開(kāi)放回訪。
Dayton的一次回訪發(fā)生在2010年。十年前，冰山從羅斯冰架上脫落，阻斷了正常的水流，把食物帶到麥克默多灣。冰蓋使灣區(qū)的一部分在一年中的某一段時(shí)間暴露在陽(yáng)光下，并在幾年內(nèi)陷入黑暗。在這一時(shí)期的相關(guān)發(fā)展中，變暖條件導(dǎo)致冰川融化和徑流增加，以及冰架底部的融化。顯然，融化的冰釋放出大量的鐵，這些鐵被束縛在冰中（鐵是某些光合浮游植物的重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)）。
2016年的一項(xiàng)研究報(bào)告稱，1990年至2010年期間，在西灣最南端的研究地點(diǎn)三文魚灣（Salmon Bay）上方的一個(gè)相對(duì)較小的冰川發(fā)生了一場(chǎng)大洪水。洪水開(kāi)辟了一條通向大海的新航道，將海灘埋在近一米厚的礫石下，并在研究人員建立的一個(gè)水下實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地上沉積了近兩英尺厚的沉積物。在航空和衛(wèi)星拍攝的冰川照片中，幾乎沒(méi)有融化的跡象，但釋放出大量?jī)?nèi)部融化的水。
Dayton提到，這一觀測(cè)結(jié)果顯示了冰川融化的復(fù)雜性，這不能僅僅通過(guò)空中測(cè)量來(lái)評(píng)估。在這種情況下，幾乎所有的生物體都被海灣上大量的沉積物掩埋和殺死，這為生態(tài)學(xué)家提供了一個(gè)研究生態(tài)群落如何恢復(fù)的機(jī)會(huì)。
Dayton和他的同事在2016年的第二篇論文中報(bào)告了幾十年前懸浮在底部以上的人工表面上的顯著變化。它們實(shí)際上已經(jīng)25年沒(méi)有生物活動(dòng)了，但是在20世紀(jì)90年代末到2000年，在冰山從羅斯冰架上脫落后，它們突然被生長(zhǎng)緩慢的海綿所覆蓋。到2010年，所有的玻璃板由于海綿的重量都發(fā)生了沉降，與此同時(shí)巨型冰山阻擋了整個(gè)灣區(qū)。
麥克默多灣的另一面也存在差異。在這里，70年代中期在新港建立了軟底生境的基線橫斷面，到80年代沒(méi)有觀察到任何重要的變化。對(duì)20世紀(jì)70年代的橫斷面進(jìn)行詳細(xì)的重新測(cè)量后顯示出了一些變化，如蛤蜊、沉積物喂養(yǎng)的海膽和海星等濾食動(dòng)物幾乎消失了。這些無(wú)脊椎動(dòng)物被認(rèn)為是依靠水柱中較大的浮游植物顆粒作為食物，而被其他物種取代，例如一些多毛蠕蟲和食用微小浮游植物的苔蘚蟲。
這些變化都與正常的海洋運(yùn)輸系統(tǒng)被冰山阻塞有關(guān)系。作者認(rèn)為，這改變了那里生物所能獲得的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的性質(zhì)。生態(tài)系統(tǒng)中鐵的增加，使浮游植物的大小分布從蛤和海膽所需的相對(duì)較大的顆粒轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗝愊牡姆浅Ｐ〉念w粒。Dayton推測(cè)，隨著氣候變暖和冰雪條件的開(kāi)放，早期的分布和豐度模式將回歸。
這些研究為未來(lái)的生態(tài)學(xué)家提供了一套完全獨(dú)特的長(zhǎng)期數(shù)據(jù)，使他們能夠評(píng)估由于海洋和冰環(huán)境的變化而導(dǎo)致的許多預(yù)期變化，這種理解可以作為未來(lái)幾十年保護(hù)工作的基礎(chǔ)。



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