文 | 顏冬升記
編輯 | 顏冬升記
前言
在自然界中，各種各樣的擾動事件發生在不同的營養水平和時間尺度上，這導致了實證研究和理論研究之間的分歧。
在南極洲海底，特別是在南極半島西部，冰山沖刷是一個常見的擾動事件，它使這個地區成為地球上擾動程度最大的地方之一。
最近的研究表明，由於氣候變化，南極半島西部的沖刷率正在發生迅速的變化，這可能對南極底棲生物的多樣性產生巨大的影響，研究人員對南極洲海底進行了深入的調查，關注了10到100米深度範圍內的底棲宏觀和巨型動物豐富度。
經過研究發現，在50到60米深度的地方，生物多樣性達到了高峰，這個深度區域主要以各種各樣的懸浮餵食動物為主，而且冰山沖刷程度適中，而且冰山沖刷正是維持南極洲淺灘生物多樣性的關鍵因素之一。
南極冰沖刷對深海底棲生物多樣性的影響
生態學中的干擾事件在自然界中是司空見慣的，它們通常是自然界中影響各種生物多樣性、生態結構和功能的關鍵因素。
但對於干擾的研究領域存在分歧，一些研究將干擾視為生態系統遠離“穩定”狀態的偏離，對生物多樣性有害，而其他研究則提出，干擾有助於維持高生物多樣性，促進對環境變化的適應能力。
這一悖論引發了中間干擾假說，該假說認為在一定範圍內的干擾條件下存在穩定的物種共存狀態，但中間干擾假說本身在理論和實證研究中都引發了爭議，很少有研究找到了支持它的證據。
南極半島西部面臨著地球上最大的干擾梯度之一，這使其成為了研究干擾與多樣性關係的理想實驗室，這個地區由於頻繁的冰山沖刷干擾而引人注目，特別是在海底深度小於40米的淺海地區。
冰沖刷擾動是指當冰山的底部撞擊海底時引發的一系列事件，這些事件對於大型和巨型海底生物來說是致命的，導致高達98.5%的動物死亡。
冰沖刷擾動的頻率因深度、緯度和地形而異，淺灘上頻率最高，有些地點每年在35米深的海床上沖刷高達5%的海床。
南極冰沖刷是否為主要干擾因素
近幾十年來，隨着氣候變化導致大氣和海洋溫暖，南極地區的冰凍圈發生了巨大變化，尤其是在南極半島西部，這裡季節性海冰的最大面積和持續時間都在減少，而冰山的運動和冰沖刷事件的頻率卻在增加。
科學家對此進行了一項研究，採樣了南極島嶼斜坡上三個不同深度（100米）的底棲宏觀和巨型動物樣本，這些深度範圍內的生物群落對於檢驗干擾與生物多樣性關係提供了絕佳的機會。
通過多變量分析，描述了這一深度範圍內的生物多樣性模式，並使用多變量回歸模型將多種多樣性指標與干擾梯度以及其他環境變量進行比較。
此次研究旨在評估，冰山沖刷是否是南極底棲生物多樣性的關鍵驅動因素，並嘗試驗證中間干擾假說，如果冰沖刷事件對於南極淺海生物多樣性的維護確實起着關鍵作用，或許將看到干擾多樣性關係與中間干擾假說的預測一致。
這項研究具有重要的生態學意義，因為它有助於我們更好地理解氣候變化和干擾如何塑造南極生態系統的未來。
地球正面臨著巨大的氣候變化挑戰，理解生物多樣性如何受到干擾的影響，以及生物如何適應這些變化，對於有效保護這一獨特的生態系統至關重要，這項研究不僅為科學界提供了寶貴的見解，還為南極底棲生物的保護和管理提供了重要信息，幫助人類更好地應對未來的氣候挑戰。
冰沖刷密度測量
科學家的研究區域位於南緯67°35′，西經068°07′，正是阿德萊德島萊德灣附近的陡峭岩石海岸。
這個區域的海底深度在10至100米之間，是一個極具挑戰性和重要性的研究地點，他們在萊德灣北海岸選擇了三個相似地點，這些地點受到主要海洋電流和冰山沖刷的影響，為他們提供了均勻的研究條件。
除此之外，他們還藉助了附近的羅瑟拉時間序列，該序列自1997年以來提供了海洋學測量數據，包括光照水平、溫度、鹽度和浮游植物的種群情況。
冰巨獸，即巨大的冰山，直接影響着這個地區的海底，而冰沖刷是指冰巨獸在海底灘涂上留下的印記，它們在這裡造成的頻率相當高，這些巨大的冰山在海底100米內的密度和頻率都發生了顯著變化。
研究人員使用了船載多波束回聲探測來測量更深層次的冰沖刷密度，分析了巡航的多波束測深法數據，這些數據涵蓋了0至500米深度範圍，他們使用對數轉換來約束數據範圍，然後通過漸近回歸模型來插值10至100米深度之間的冰沖刷擾動值。
多方因素數據收集
因為環境因素對於理解南極生態系統至關重要，所以科研人員利用了羅瑟拉時間序列的數據，以描述這一地區的周圍環境，這些數據包括了長達七年的海洋學測量。
他們將數據按月平均，確保了2011年至2018年期間的年度變化得到了均勻的體現，計算了最大溫度範圍，考察了5到500米深度內的底棲生長情況，這有助於了解生態系統的演變。
這個神秘的海底世界不僅充滿了微小的生物，還有一些大型動物，它們構成了這一生態系統的一部分，科研人員在萊德灣沿線的10個地點進行了樣本收集，涵蓋了深度範圍從3米到30米。
他們我們使用遙控操作車記錄了每個站點的大型動物群落和基質，並採集了大型動物的標本，這些標本後來被用於幫助物種鑒定和提高分類分辨率。
南極深海底棲生物的生態分布和環境關係
科研人員觀察到在深度約10至30米的地方，主要有一些移動食草動物，如帽貝和海膽，這個深度也是藻類最多的地方，儘管一些珊瑚藻在60米深處仍然以相對高的頻率存在。
在40至50米深度之間，他們看到了一些無柄懸浮餵食者和移動食草動物，如孤立的鞘魚、海膽和脆星等。
而在60至100米深處，無柄懸浮攝食器成為主要生物群落，特別是海綿類和苔蘚動物。
不同深度之間並沒有明確的分界線，而是逐漸過渡，生物群落組成在所有深度都表現出很大的變異性，這種差異是南極底棲生物典型的特徵，也是冰山沖刷等環境因素導致的，而一些生物群落的多樣性在特定深度範圍內達到峰值。
經研究結果顯示，沖刷密度在不同深度之間存在顯著差異，而物種豐富度與沖刷密度呈現出一定的關聯。
物種豐富度在深度為22至49米之間達到峰值，然後在較深的地方下降，這表明生物多樣性與冰沖刷擾動之間存在一定的關係。
科學家還研究了其他環境因素如海水溫度、葉綠素濃度和光照水平對生物多樣性的影響。
根據結果顯示，這些因素與物種豐富度之間存在一定的關聯，但並沒有明顯的線性關係。
其中，海水溫度和葉綠素濃度在深度為10米時有明顯的下降，而光照水平在頂部20米深度下降，這些環境因素的變化也受到冰沖刷的影響。
南極海洋底棲生物的命運
在南極海洋淺灘，底棲生物的死亡率在潮間帶內高達100%，這意味着幾乎所有的生物都會在某個時候死亡，這主要是因為冰沖刷擾動，也就是來自冰山的衝擊，是一個關鍵的控制因素，只有那些能夠抵抗這種擾動的物種才能在這裡生存下來，所以生物多樣性相對較低。
但深度在40到100米之間的區域，這個深度範圍內的物種豐富度與冰沖刷擾動之間存在一種關係，即物種豐富度在冰沖刷擾動的中間水平時達到峰值。
科研人員發現，不同深度範圍內的物種豐富度變化非常大，這表明冰沖刷擾動是一個重要的驅動因素，但在深度為10米的地方，生物多樣性的變化最小，因為那裡有一些移動的物種，它們可以很快地適應新的條件，而在更深的地方，干擾的影響變得更加均勻。
而除了冰沖刷擾動，其他環境因素也可能影響這些生物，例如食物顆粒的通量、光照水平和葉綠素濃度可能對它們的多樣性產生影響。
考慮到氣候變化，情況可能會發生變化，隨着南極地區的變暖，冰川將退縮，海冰的範圍和持續時間將減少，這可能會影響到冰沖刷擾動，因為冰山不再會像以前那樣頻繁地衝擊海底，這也可能導致底棲生物重新分布到更深的水域，或者一些物種可能會適應新的條件，但這也可能導致一些物種無法適應變化，甚至迎來滅絕。
結語
南極海洋淺灘是一個特殊的地方，它有着獨特的底棲生物。
這些生物在面對大自然的干擾時表現出了驚人的生存能力和適應性，但如今氣候變化正給它們帶來前所未有的挑戰。
但這同樣也是機遇，因為氣候變化可能會改變這裡的生態系統，導致生物多樣性的波動。
人類需要密切關注這個地區的變化，以了解這些獨特生物的未來命運。
