北海道大学研究生院水产科学院的熊谷信乃（研究生）与该研究生院水产科学研究院的松野孝平助教、山口笃副教授等人组成的研究团队发表研究成果称，在2008年海冰提前融化的北白令海中发现了小型浮游动物数量有所增加，以及随之而来的生态系统中高级生物的能量传递效率和生产力下降的现象。该发现是通过调查海冰融化与往年持平的2017年，以及比往年提前的2018年夏季（6-7月）北白令海中浮游动物群落的大小和组成而得出的。该研究有望提高对全球变暖导致的海洋生态系统未来变化的预测精度。相关研究成果已于11月29日发表在国际学术期刊《Frontiers in Marine Science》上。
本研究成果的概念图。海冰提前融化的2018年与通常年份的2017年相比，浮游植物的繁殖出现较晚，即使在7月份，也存在很多小型且能量含量较低的浮游动物。如果小型物种未被大型毛颚类捕食，那么鱼类将无法摄食。换言之，由于小型物种数量较多，低级生态系统中捕食－被捕食的次数增加，能量损失加剧，从而导致了高级生物的能量传递效率下降。（供图：北海道大学）
北白令海是连接北冰洋和太平洋的陆架浅水区，以其高度的初级生产力而闻名。在这片海域中，浮游动物作为鱼类等高级捕食者的猎物，扮演着生态系统的重要角色。近年来，该海域出现了被认为是由全球变暖引起的海冰提前融化的现象，有报告称，这种变动导致了浮游动物的群落变化以及高级捕食者的个体数减少等结果。2018年是这些年份中海冰融化最早的一年，但其因果关系尚不十分清楚。
由此，为了揭示海冰变动会引发浮游动物大小和组成，以及进入高营养级的生产等发生怎样的变化，研究团队使用图像分析设备ZooScan分析了浮游动物的大小和群落结构，并依据其大小和组成到对进入高营养级的能量进行了考察。
研究发现，2018年北白令海全域出现了小型桡足类和双壳类幼体占优势的特征群落。从鳕鱼科鱼类幼鱼可捕食的尺寸范围来看，小型桡足类和双壳类的幼体占据了主导地位。由于2018年的北白令海不仅生物量较低，而且营养价值较低的小型桡足类和双壳类幼体占据了主导地位，因此对于幼鱼来说，这并不是一个适宜生存的食物环境。
图 1．基于浮游动物生物量的聚类分析划分的3组分布图。2018年，在整个海域都观察到了被称为Y2018的特殊群落。（供图：北海道大学）
此外，在能量传递效率方面，研究发现2018年回归的斜率很陡，表明效率较低（生态系统中的捕食－被捕食次数较多）。由于浮游动物的变化，进入高级捕食者的能量减少，导致了鱼类等生物个体数减少。
北白令海将来也可能出现由于气候变暖导致的大规模海冰变动，因此，深入了解海洋生物对环境变化的响应，有望推动未来海洋生态系统的维护和水产资源的可持续利用等事业。
松野助教表示：“要确定海冰减少会对海洋生态系统产生怎样的影响并不容易。这是由于调查的限制和生物种类繁多等原因造成的。尽管如此，通过了解生物的特性并尽可能收集情况证据，我们也有可能观察到海洋中发生的变化。正确记录当前处于变化过渡期的海洋状态，我相信这将成为未来的宝贵财富。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Frontiers in Marine Science
论文：Zooplankton size composition and production just after drastic ice coverage changes in the northern Bering Sea assessed via ZooScan
DOI：doi.org/10.3389/fmars.2023.1233492
