南极夏季普里兹湾桡足类优势种营养策略及对海冰消融的响应

As a major link combining primary production and higher-trophic-level consumers in food webs of the Southern Ocean, variations of zooplankton community would result in dynamics of the whole Southern Ocean ecosystem. Our previous analysis showed that the retreat of sea ice and its effect on food availability had strong influence on copepod population dynamics, which resulted in inter-annual variations of zooplankton community structure in Prydz Bay, Antarctica. This research selects dominant copepod species Rhincalanus gigas, Calanoides acutus, Calanus propinquus and Metridia gerlachei as main object of study, taking methods combining traditional microscopic analysis, fatty acids and isotope determination, first analyzing the influence of ice retreat on spatiotemporal distribution patterns of primary production in quantity and quality, then probing into spatiotemporal and inter-species differences of trophic strategies of dominant copepods during ice retreat. The aim of this study was to explain response of dominant copepods to the spatiotemporal variations of food availability during ice retreat from trophodynamics aspect, then exploring key process and mechanism of zooplankton community dynamics in polar regions. This research would help us have a better knowledge of the influence of global change on Southern Ocean ecosystems.

做为南大洋食物网中连接初级生产者和高级消费者的中间环节，浮游动物群落结构的变动会引起整个南极海洋生态系统的变化。我们前期的研究结果显示海冰消退通过对饵料供应的作用影响了普里兹湾夏季浮游动物优势类群- - 桡足类的种群变化，进而引起了整个浮游动物群落的年际变动。本研究选取南极普里兹湾海域桡足类优势种巨锚哲水蚤、尖角似哲水蚤、近缘哲水蚤和戈式长腹水蚤为主要研究对象，采取传统镜检分析与脂肪酸、稳定同位素测定相结合的方法，首先分析海冰消退过程对初级生产数量、质量时空分布格局的影响，然后探究此过程中桡足类优势种营养策略的种间和时空差异，并结合各物种的种群补充，从营养动力学角度阐述桡足类优势种对夏季海冰消退过程中饵料供应时空变化的响应，为更好地探知全球变化对极地海洋生态系统的影响提供基础数据。

海冰是南大洋生态系统最重要的环境因子。南大洋夏季海冰消退伴随的初级生产的变化将会影响桡足类等浮游动物优势物种，进而引起整个南大洋生态系统的变动。本项目依托中国第26、29次南极科学考察的现场实验数据及资料，应用现场原位培养实验、脂肪酸、稳定同位素分析相结合的手段对南大洋夏季普里兹湾海冰回退期间桡足类优势物种的摄食活动、营养策略进行了研究。.研究结果显示2009/2010年普里兹湾桡足类对饵料的摄食率及清滤率具有显著地时空变化。在春季末期，尖角似哲水蚤处于不活跃状态，摄食率及清滤率均非常低。在夏季初期近岸冰间湖区域浮游植物旺发时，尖角似哲水蚤、戈式长腹水蚤对饵料有较高的摄食率（而在饵料供应较低（<20 µgC/L）的陆坡区域，桡足类主要摄食纤毛虫；在夏季末期，近岸区域微型浮游生物低于10 µgC/L且主要由小粒径级的拟菱形藻及纤毛虫组成，即使公认的植食性物种尖角似哲水蚤也主要对纤毛虫进行摄食。.在2012/2013年普里兹湾海冰消退后期普里兹湾各区域初级生产在数量及质量方面存在显著的区域差异。湾内区域浮游植物及微型浮游生物丰度高于湾外大洋区域，同时浮游植物组成及丰度的区域差异在脂肪酸标记及稳定同位素数值中得以体现，近岸区域浮游植物及微型浮游生物的总脂肪酸含量是大洋区域的两倍，同时近岸区域浮游植物及颗粒有机物具有更高含量的甲藻来源脂肪酸18:1n-9, 18:4n-3及DHA。受到近岸冰间湖影响，近岸区域浮游植物呈现更高的δ13C和δ15N稳定同位素值。.桡足类优势物种的脂肪酸含量及稳定同位素含量的区域性差异与饵料组成及质量有较好的相关性。与初级生产者类似，近岸区域桡足类优势种呈现更高的甲藻来源脂肪酸和δ13C、δ15N稳定同位素值。同时，脂肪酸及稳定同位素数值呈现一定的种间差异。尖角似哲水蚤和近缘哲水蚤在总脂肪酸含量上区域间差异不大，而近岸区域戈式长腹水蚤脂肪酸含量显著高于陆架及大洋区域。尖角似哲水蚤及近缘哲水蚤具有较高含量的长链脂肪酸20:1n-9, 22:1n-9和22:1n-1, 而戈式长腹水蚤体内DHA含量更高。δ15N稳定同位素数值显示尖角似哲水蚤有更高的营养级地位，而高的DHA/EPA和18:1n-9/18:1n-7比值指示戈式长腹水蚤更倾向于肉食性摄食。.本项目研究结果显示南极夏季普里兹湾桡足类优势种针对海冰消退对饵料的影响呈现灵活的摄食活动和营养策略。