海洋生物對海洋變化的適應(yīng)性研究

發(fā)布日期：2021-09-17 來源：點(diǎn)擊：

美國加州大學(xué)圣地亞哥分校斯克里普斯海洋研究所的研究人員報告了20年前發(fā)生的一個事件導(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。
麥克默多灣是美國一個研究基地的所在地，也是世界上最南端的海洋生物棲息地。它的東面是一個大島，西面是南極大陸，南面是羅斯冰架。這個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脊椎動物，而西側(cè)靠近新港口的兩個研究地點(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物。研究人員建立了人工基質(zhì)—無脊椎動物可以附著在其上生長的表面。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，通過將一些陣列抬離海底，科學(xué)家們可以觀察到無脊椎動物，如海綿，是如何在較少暴露于自然底棲捕食者和競爭對手的情況下生存的。這些基質(zhì)一直保留到今天，并定期對研究人員開放回訪。
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間暴露在陽光下，并在幾年內(nèi)陷入黑暗。在這一時期的相關(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養(yǎng)物質(zhì)）。
2016年的一項研究報告稱，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）上方的一個相對較小的冰川發(fā)生了一場大洪水。洪水開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水下實驗場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，幾乎沒有融化的跡象，但釋放出大量內(nèi)部融化的水。
Dayton提到，這一觀測結(jié)果顯示了冰川融化的復(fù)雜性，這不能僅僅通過空中測量來評估。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)家提供了一個研究生態(tài)群落如何恢復(fù)的機(jī)會。
Dayton和他的同事在2016年的第二篇論文中報告了幾十年前懸浮在底部以上的人工表面上的顯著變化。它們實際上已經(jīng)25年沒有生物活動了，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，與此同時巨型冰山阻擋了整個灣區(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年代沒有觀察到任何重要的變化。對20世紀(jì)70年代的橫斷面進(jìn)行詳細(xì)的重新測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物幾乎消失了。這些無脊椎動物被認(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較大的顆粒轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗝愊牡姆浅Ｐ〉念w粒。Dayton推測，隨著氣候變暖和冰雪條件的開放，早期的分布和豐度模式將回歸。
這些研究為未來的生態(tài)學(xué)家提供了一套完全獨(dú)特的長期數(shù)據(jù)，使他們能夠評估由于海洋和冰環(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幾十年保護(hù)工作的基礎(chǔ)。

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