【中國綠發會訊】

生態系統變異性是衡量生態系統穩定性的指標，是測度群落在正常的環境中所表現出來的特征，即群落適應環境正常波動能力的大小，反映了群落的穩定性。

海洋生態系統變異的驅動因素在很大程度上仍然未知，特別是在生態測量困難和罕見的真光層之下。一項發表于《美國國家科學院院刊》的研究，使用加利福尼亞蒙特瑞灣海洋研究所（MBARI）對海洋生態系統的長期監測數據，對加利福尼亞海流生態系統中的生態系統時間變異性進行研究。

圖源：MBARI

該生態系統受到季節性的沿海上升流支持，在這個過程中，風將富含營養的地下水吸入陽光照射的表層海洋。研究人員將獨立監測地表、中層水和深海底棲生物群落的30年時間序列結合在一起，證明了上升流驅動了從地表到深海海底的生態系統的時間變異。該研究支持了先前的假設，即生物種群會抑制與動物壽命相關的時間尺度上的環境波動。因此，識別這些時間尺度可能會提供有關動物壽命的線索，這是一個有價值但通常未知的生物學參數。

監測整個海洋水柱生態系統的長期生物時間序列極為罕見。因此，經典的范式還有待檢驗。研究中一個范例是，沿海上升流的變化驅動了整個水柱海洋生態系統的變化。研究通過使用橫跨加州中部洋流上升流系統表層(0米)、中層水(200至1000米)和底棲(~ 4000米)棲息地的30對年時間序列的數據來檢驗這一假設。數據包括表面浮游生物的微觀計數、中層水動物的視頻定量和底棲海底無脊椎動物的成像。研究表明，高上升流期有利于生物生物量或密度的增加，從海洋表層通過中層水向下到深海海底。

研究人員很早就認識到海洋是如何對風和天氣的季節性變化做出反應的。然而，這些相互作用的具體細節，尤其是整個海洋水柱上涌的生物影響，尚未完全清楚。

在加利福尼亞附近，風推動季節性上升流，支持海洋生產力。但是物理學(風有多強)和生物學(有多少動物)之間的具體聯系并不總是顯而易見的。這項研究通過海洋表面、中層和深海海底的長期監測數據，揭示了大氣和海洋之間的聯系。

海岸上升流是海洋生態學的一個基本過程。海洋表層水域生產力的激增被認為是在整個水柱中層疊的，沿海上升流的變化推動了海洋生態系統從地表到海底的變化。

由于其長達數十年的持續時間和對蒙特利灣表層水域的浮游生物種群、蒙特利灣的中層水、以及加利福尼亞中部的深海海底等不同棲息地的關注，這些時間序列為研究整個水柱和深海海底的時間尺度范圍內的生態系統變異性提供了前所未有的支持。結合這些數據集，研究人員揭示了整個水柱的生物群落如何對大氣強迫作出反應。

“令人驚奇的是，一個過程如何對海洋中的生命產生如此多的不同影響。根據海洋群落本身的不同，它的表達可能有很大的不同，因為它們彼此之間顯示出不同的時間變異性。”研究人員說。

在每個時間序列中，群落的密度和生物量隨著時間的推移而增加和減少。但這種生命的潮起潮落在不同的時間序列中是不一樣的。隨著浮游生物的季節性繁殖，海洋表面的群落變化很大，而中層水和深海海底群落在較長的時間尺度上經歷了更多的變化，年與年之間都有不同。

上升流帶來了大量的營養物質，海洋生物對食物的豐富做出了迅速的反應。這種對生物群落的影響會持續很長一段時間，有時會持續幾年。在海洋表面，對沿海上升流的生物反應持續大約兩周。在深海海底，這種反應持續了三年多。在中層水群落中，持續時間沒有明確定義，但至少為一年。

這些結果表明，沿海上升流對生態系統的影響從海洋表層通過水柱一直到海底深處。這種聯系最有可能直接通過光合作用的浮游植物(初級生產)的變化、有機物下沉到海底(垂直輸出)、動物攝食相互作用發生，并在較小程度上通過其他海洋變化間接發生。

物種對上升流做出反應的時間尺度——海洋生物對上升流信號做出反應的時間周期——是分類單元特有的，可能與生物壽命有關。確定特定物種上升流信號持續的時間可以提供有關動物壽命的信息，這仍然很難測量，尤其是深海動物。

文：Sara   審：Daisy

參考資料：

1.https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2214567120

2.https://phys.org/news/2023-03-unique-long-term-datasets-reveals-upwelling.html

3.https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=151116&SubID=113331

4.https://www.pwsannong.com/c/2016-04-13/552764.shtml

Citation:

Messié M, Sherlock R E, Huffard C L, et al. Coastal upwelling drives ecosystem temporal variability from the surface to the abyssal seafloor[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2023, 120(13): e2214567120.

此文來源于“海洋與濕地”（OceanWetlands）微信公眾號