文 | 颜冬升记
编辑 | 颜冬升记
前言
在自然界中，各种各样的扰动事件发生在不同的营养水平和时间尺度上，这导致了实证研究和理论研究之间的分歧。
在南极洲海底，特别是在南极半岛西部，冰山冲刷是一个常见的扰动事件，它使这个地区成为地球上扰动程度最大的地方之一。
最近的研究表明，由于气候变化，南极半岛西部的冲刷率正在发生迅速的变化，这可能对南极底栖生物的多样性产生巨大的影响，研究人员对南极洲海底进行了深入的调查，关注了10到100米深度范围内的底栖宏观和巨型动物丰富度。
经过研究发现，在50到60米深度的地方，生物多样性达到了高峰，这个深度区域主要以各种各样的悬浮喂食动物为主，而且冰山冲刷程度适中，而且冰山冲刷正是维持南极洲浅滩生物多样性的关键因素之一。
南极冰冲刷对深海底栖生物多样性的影响
生态学中的干扰事件在自然界中是司空见惯的，它们通常是自然界中影响各种生物多样性、生态结构和功能的关键因素。
但对于干扰的研究领域存在分歧，一些研究将干扰视为生态系统远离“稳定”状态的偏离，对生物多样性有害，而其他研究则提出，干扰有助于维持高生物多样性，促进对环境变化的适应能力。
这一悖论引发了中间干扰假说，该假说认为在一定范围内的干扰条件下存在稳定的物种共存状态，但中间干扰假说本身在理论和实证研究中都引发了争议，很少有研究找到了支持它的证据。
南极半岛西部面临着地球上最大的干扰梯度之一，这使其成为了研究干扰与多样性关系的理想实验室，这个地区由于频繁的冰山冲刷干扰而引人注目，特别是在海底深度小于40米的浅海地区。
冰冲刷扰动是指当冰山的底部撞击海底时引发的一系列事件，这些事件对于大型和巨型海底生物来说是致命的，导致高达98.5%的动物死亡。
冰冲刷扰动的频率因深度、纬度和地形而异，浅滩上频率最高，有些地点每年在35米深的海床上冲刷高达5%的海床。
南极冰冲刷是否为主要干扰因素
近几十年来，随着气候变化导致大气和海洋温暖，南极地区的冰冻圈发生了巨大变化，尤其是在南极半岛西部，这里季节性海冰的最大面积和持续时间都在减少，而冰山的运动和冰冲刷事件的频率却在增加。
科学家对此进行了一项研究，采样了南极岛屿斜坡上三个不同深度（100米）的底栖宏观和巨型动物样本，这些深度范围内的生物群落对于检验干扰与生物多样性关系提供了绝佳的机会。
通过多变量分析，描述了这一深度范围内的生物多样性模式，并使用多变量回归模型将多种多样性指标与干扰梯度以及其他环境变量进行比较。
此次研究旨在评估，冰山冲刷是否是南极底栖生物多样性的关键驱动因素，并尝试验证中间干扰假说，如果冰冲刷事件对于南极浅海生物多样性的维护确实起着关键作用，或许将看到干扰多样性关系与中间干扰假说的预测一致。
这项研究具有重要的生态学意义，因为它有助于我们更好地理解气候变化和干扰如何塑造南极生态系统的未来。
地球正面临着巨大的气候变化挑战，理解生物多样性如何受到干扰的影响，以及生物如何适应这些变化，对于有效保护这一独特的生态系统至关重要，这项研究不仅为科学界提供了宝贵的见解，还为南极底栖生物的保护和管理提供了重要信息，帮助人类更好地应对未来的气候挑战。
冰冲刷密度测量
科学家的研究区域位于南纬67°35′，西经068°07′，正是阿德莱德岛莱德湾附近的陡峭岩石海岸。
这个区域的海底深度在10至100米之间，是一个极具挑战性和重要性的研究地点，他们在莱德湾北海岸选择了三个相似地点，这些地点受到主要海洋电流和冰山冲刷的影响，为他们提供了均匀的研究条件。
除此之外，他们还借助了附近的罗瑟拉时间序列，该序列自1997年以来提供了海洋学测量数据，包括光照水平、温度、盐度和浮游植物的种群情况。
冰巨兽，即巨大的冰山，直接影响着这个地区的海底，而冰冲刷是指冰巨兽在海底滩涂上留下的印记，它们在这里造成的频率相当高，这些巨大的冰山在海底100米内的密度和频率都发生了显著变化。
研究人员使用了船载多波束回声探测来测量更深层次的冰冲刷密度，分析了巡航的多波束测深法数据，这些数据涵盖了0至500米深度范围，他们使用对数转换来约束数据范围，然后通过渐近回归模型来插值10至100米深度之间的冰冲刷扰动值。
多方因素数据收集
因为环境因素对于理解南极生态系统至关重要，所以科研人员利用了罗瑟拉时间序列的数据，以描述这一地区的周围环境，这些数据包括了长达七年的海洋学测量。
他们将数据按月平均，确保了2011年至2018年期间的年度变化得到了均匀的体现，计算了最大温度范围，考察了5到500米深度内的底栖生长情况，这有助于了解生态系统的演变。
这个神秘的海底世界不仅充满了微小的生物，还有一些大型动物，它们构成了这一生态系统的一部分，科研人员在莱德湾沿线的10个地点进行了样本收集，涵盖了深度范围从3米到30米。
他们我们使用遥控操作车记录了每个站点的大型动物群落和基质，并采集了大型动物的标本，这些标本后来被用于帮助物种鉴定和提高分类分辨率。
南极深海底栖生物的生态分布和环境关系
科研人员观察到在深度约10至30米的地方，主要有一些移动食草动物，如帽贝和海胆，这个深度也是藻类最多的地方，尽管一些珊瑚藻在60米深处仍然以相对高的频率存在。
在40至50米深度之间，他们看到了一些无柄悬浮喂食者和移动食草动物，如孤立的鞘鱼、海胆和脆星等。
而在60至100米深处，无柄悬浮摄食器成为主要生物群落，特别是海绵类和苔藓动物。
不同深度之间并没有明确的分界线，而是逐渐过渡，生物群落组成在所有深度都表现出很大的变异性，这种差异是南极底栖生物典型的特征，也是冰山冲刷等环境因素导致的，而一些生物群落的多样性在特定深度范围内达到峰值。
经研究结果显示，冲刷密度在不同深度之间存在显著差异，而物种丰富度与冲刷密度呈现出一定的关联。
物种丰富度在深度为22至49米之间达到峰值，然后在较深的地方下降，这表明生物多样性与冰冲刷扰动之间存在一定的关系。
科学家还研究了其他环境因素如海水温度、叶绿素浓度和光照水平对生物多样性的影响。
根据结果显示，这些因素与物种丰富度之间存在一定的关联，但并没有明显的线性关系。
其中，海水温度和叶绿素浓度在深度为10米时有明显的下降，而光照水平在顶部20米深度下降，这些环境因素的变化也受到冰冲刷的影响。
南极海洋底栖生物的命运
在南极海洋浅滩，底栖生物的死亡率在潮间带内高达100%，这意味着几乎所有的生物都会在某个时候死亡，这主要是因为冰冲刷扰动，也就是来自冰山的冲击，是一个关键的控制因素，只有那些能够抵抗这种扰动的物种才能在这里生存下来，所以生物多样性相对较低。
但深度在40到100米之间的区域，这个深度范围内的物种丰富度与冰冲刷扰动之间存在一种关系，即物种丰富度在冰冲刷扰动的中间水平时达到峰值。
科研人员发现，不同深度范围内的物种丰富度变化非常大，这表明冰冲刷扰动是一个重要的驱动因素，但在深度为10米的地方，生物多样性的变化最小，因为那里有一些移动的物种，它们可以很快地适应新的条件，而在更深的地方，干扰的影响变得更加均匀。
而除了冰冲刷扰动，其他环境因素也可能影响这些生物，例如食物颗粒的通量、光照水平和叶绿素浓度可能对它们的多样性产生影响。
考虑到气候变化，情况可能会发生变化，随着南极地区的变暖，冰川将退缩，海冰的范围和持续时间将减少，这可能会影响到冰冲刷扰动，因为冰山不再会像以前那样频繁地冲击海底，这也可能导致底栖生物重新分布到更深的水域，或者一些物种可能会适应新的条件，但这也可能导致一些物种无法适应变化，甚至迎来灭绝。
结语
南极海洋浅滩是一个特殊的地方，它有着独特的底栖生物。
这些生物在面对大自然的干扰时表现出了惊人的生存能力和适应性，但如今气候变化正给它们带来前所未有的挑战。
但这同样也是机遇，因为气候变化可能会改变这里的生态系统，导致生物多样性的波动。
人类需要密切关注这个地区的变化，以了解这些独特生物的未来命运。
