海冰生態，海冰內部生物及其與海冰環境間的相互關係。
基本介紹
- 中文名：海冰生態
- 所屬學科：生態學
- 涉及對象：海冰內部生物、海冰環境
- 類型：一種相互關係
海冰不僅是海洋哺乳動物和鳥類的活動平台，更是包括細菌、藻類、原生動物和後生動物在內的特殊群落的棲息地，是海冰區生態系統的重要組成部分。研究簡史 挪威探險家F.南森於1897年指出，海豹狩獵者發現海豹常在有色海冰上聚集，並把這種海冰稱為“海豹冰”。這類有色冰內生活著數以百萬計的單細胞微藻（冰藻）。早期對海冰生態系統的研究僅限於分類學，生態學研究主要出現在1957～1958年的國際地球物理年(IGY)後。20世紀60年代，S.阿波洛尼奧研究了海冰表面積雪和光輻照度對冰內葉綠素濃度的影響，指出冰藻是春季冰下水柱植食性浮遊動物的潛在食物源；J.S.邦特和他的同事對海冰初級產量進行了研究，發現冰藻存在暗適應。在北極，H.梅格羅指出水柱中的生物會在結冰期間結合入冰並可能生存。80年代開始，在南極的麥克默多地、日本昭和站和澳大利亞戴維斯等站以及加拿大北極的近岸海域開展了較為廣泛的海冰生態學研究，並逐步把研究重點從近岸固定冰區推廣到廣大的浮冰海域。90年代以來，隨著北極地區環境的快速變化和各國後勤保障能力的增強，北冰洋海冰生態學研究開始受到廣泛重視。環境特徵 低溫。海冰底部溫度接近海水的冰點，表層溫度接近地表氣溫，海冰內部溫度介於兩者之間。在冬季的高緯近岸海域，海冰溫度範圍可以從底部的−2℃一直到表面的−35℃。高鹽。冬季，受持續凍結的影響，冰內滷水的鹽度高達250（海水鹽度為34）；夏季，表層海凍的融化導致冰內鹽度迅速降低。低輻照度。冬季兩極高緯地區的極夜長達2～4個月，其間基本無光照。有限的生存空間。海冰內僅有10%～30%的空間被滷水充盈。冰內鹵道直徑與海冰溫度相關，春、夏季鹵道的直徑相對較大，從數微米至數厘米不等，通常小於1毫米。非均勻性。由於結冰過程受氣溫、風浪和海冰表面積雪等多種因素的影響，並且海冰本身在水平方向的滷水對流活動有限，導致海凍的理、化特性存在很強的非均勻性。在多年浮冰區，不同成因、年齡和來源的海冰混雜，甚至結合在同一浮冰塊中，這種非均勻性更為明顯。種類組成 海冰內部包含一個從病毒到小型後生動物的完整區系。所有海冰生物中僅海冰硅藻的分類研究歷史較長，已報導600餘種。海冰內部的鞭毛類雖然具有較高的豐度和生物量，並可能在冬季期間的浮冰生物群落中占有重要地位，但長期以來因對其分類研究的忽視和種類鑑定的相對困難，因此研究非常有限。後生動物種類非常有限。生態特徵 耐低溫和高鹽。冰藻能承受冬季現場的低溫和高鹽。實驗研究顯示，冰藻在−7℃、鹽度115以及−10℃、鹽度145的條件下不再生長，但至少可存活6周，並在緩慢轉移到正常狀況時能迅速恢復生長。低光照適應。冰藻對暗光的適應使得在極低的光照條件下也能進行光合作用。對冬季南極浮冰區的研究顯示，冬季浮冰內冰藻生物量明顯高於冰下水柱中浮游植物生物量，是大磷蝦等越冬期間的重要食物來源。實驗研究顯示，冰藻在暗環境中呈緩慢的負生長，5個月後恢復光照仍能迅速恢復生長。高生產力。對冰藻初級產量的測定仍很有限。據估算，南極冰藻對總初級產量的貢獻率在4%～26%，北極中心區超過50%。近岸固定冰生產力在夏季融冰之前的春季達到一個峰值，而在北極高緯多年冰冰底，春、夏、秋三季均有可能出現冰藻水華。非均勻性。受理、化環境非均勻性的影響，海冰生物在海冰內部的分布也呈現出明顯的非均勻性。在垂直方向上，海冰生物量峰值可出現在冰–雪界面、海冰內部或冰底與海水有較好交換的冰層；在水平方向上，數米內就有很大的差異。環境適應。許多生物能在體內積聚大量的有機分子，防止細胞體內冰晶生長。研究顯示，海冰硅藻在冬季普遍能分泌糖蛋白作為自身的抗凍物質，很少形成孢子。
