海冰生物

海冰生物，生活在海冰內部的生物。受海冰內部鹵道空間環境的制約，海冰生物大致包括從不足1微米病毒到數百微米後生動物的一個完整生物區系。

基本介紹

• 中文名：海冰生物
• 所屬學科：海洋學

研究簡史

對海冰生物的研究最初源於18世紀初至中葉南、北極探險過程中對海冰變色現象的觀察和描述，並由德國微藻分類學家C.G.埃倫貝格對採集于海凍的硅藻進行了首次分類學描述。這一階段的研究主要停留在對海冰硅藻的分類學研究。

第二個階段是以1957～1958年的國際地球物理年(IGY)為契機，依託各國在南極的科學考察站以及北極的沿海研究基地，海冰生物的實驗研究開始起步。

第三個階段從20世紀70年代末開始，抗冰和破冰科學考察船的投入使用推動了大洋海冰多學科綜合研究的廣泛開展。

種類組成

海冰內部存在一個複雜的生物群落（圖1），包括游離病毒、細菌、自養藻（硅藻和自養鞭毛藻）、原生動物（異養鞭毛蟲、纖毛蟲等）和後生動物（輪蟲、橈足類及橈足幼體、端足類等）。按其所處的空間位置分為冰表、冰內、冰底和冰下四大群落。微藻，海冰微藻簡稱冰藻，是海冰生物群落的初級生產者，生物量最高，通常以硅藻占絕對優勢。細菌，海冰細菌生物量僅次于海冰微藻，在部分海冰內部甚至高於後者，在海冰生物群落的物質和能量流動中起著重要作用。原生動物，其生物量僅次於冰藻和細菌，其中纖毛蟲種類有限，而對異養鞭毛蟲的分類研究非常少。在海冰內部分布廣泛。小型後生動物，主要包括輪蟲、線蟲、橈足幼蟲、橈足成體、端足類，偶爾也能見到枝腳類等。其中線蟲僅出現在北極海冰內部。其生物多樣性程度很低。受海冰物理結構的影響，小型後生動物多分布在鹵道相對較寬的底部和近底部的冰層。

環境適應

多附著型生物。海冰冰–水混合、活動空間有限的特性非常有利於附著型生物的生存。通常海冰硅藻以附著型、具一定活動能力的雙菱藻占絕對優勢。異養鞭毛蟲中以硅藻作為食物來源，底棲型袋鞭藻種類占有一定的數量。南極海冰水華期間海冰硅藻壁上的附著菌占細菌總量的約30%。具備特殊的生理適應機制。從結冰到融冰，海冰生物必須全面適應極地溫度、鹽度、營養鹽、CO2濃度和光的大幅度變化，因而生活在海冰內部的生物具備了特殊的環境適應機制，如低溫、高鹽、低光輻照度、紫外線–B輻射等。

時空分布

平面分布由於結冰過程較為複雜、海冰表面積雪分布差異以及海冰內部水平方向的流動和交換相對薄弱，海冰生物群落生物量存在明顯的片狀分布特徵。這在北極多年冰中表現得更為顯著。

垂直分布

生物量的峰值可出現在冰–雪界面、海冰內部和冰底。通常情況下，南極浮冰區生物量的峰值主要出現在冰–雪界面和海冰內部，近岸固定冰區峰值主要出現在冰底；北極海冰生物量的峰值主要出現在冰底，偶爾也出現在近冰底的海冰內部。

季節分布

一年生海冰冰藻水華和海冰生物量峰值主要出現在春季海冰開始融化之前。秋季海冰結冰之初，能形成一個短暫的秋季冰藻水華，隨著海凍的繼續發育和環境變得惡劣而消失。多年生浮冰在春、夏、秋三季均存在冰底浮游植物水華（圖2）。

地位與作用

海冰生物群落的初級產量約占極區海域總初級產量的1/5～1/4。海冰在形成過程中富集上表層水柱生物，通過洋流輸運和海冰漂移擴大生物種類的分布。冰藻在春季海冰融化過程中具有“播種”作用，通過釋放“種子”促進冰緣浮游植物水華的形成。浮冰生物群落同時支持了一個冰–水界面生物群落。冰藻同時是冬季冰下浮遊動物越冬期間的重要食物來源。