北冰洋海盆区中层浮游动物差异的成因及其对有机碳沉降的影响

In recent years, the Arctic Ocean has received increased scientific interest. Research on biological pump and organic carbon flux is of vital importance to the understanding of ecosystem dynamics in Arctic regions. However, most of the researchers focused on the contribution of phytoplankton to organic carbon sinks in the past years, with zooplankton barely mentioned. We found in 2012 that mesopelagic zooplankton displayed a completely different pattern in Makarov Basin and Chukchi Abyssal Plain and the abundance of which showed a significant relationship with the upper copepod Calanus hyperboreus. Besides, geographic difference of organic carbon flux was also confirmed in Arctic Basin, but whether this difference due to zooplankton was still unknown. Based on previous work, this research will focus on the influence of Calanus hyperboreus on the organic carbon sinks and the composition of mesopelagic zooplankton by field investigation and laboratary experiment. The correlation between Calanus hyperboreus and mesopelagic zooplankton, the grazing pressure of Calanus hyperboreus on phytoplankton and the feeding habitats of mesopelagic zooplankton will be analyzed in this research. This study will provide data base for research on vertical distribution patterns of zooplankton and we hope it could provide new ideas on organic carbon flux research in Arctic Ocean.

最近几年，北冰洋的科学研究受到越来越多的关注。生物泵和有机碳通量研究是前沿课题之一，但是目前的研究主要着眼于浮游植物初级生产对有机碳沉降的贡献，而对浮游动物的调控作用重视不足。申请人在2012年的研究中发现海盆区中层浮游动物群落结构存在地理差异，而且上层极北哲水蚤与中层浮游动物的丰度存在相关性。已有的研究显示海盆区有机碳通量也存在地理差异，但是从未有研究将这两种差异结合起来。本研究拟在前期工作基础上，通过野外考察和现场试验，进一步验证上层极北哲水蚤与中层浮游动物的丰度关系，明确上层极北哲水蚤对浮游植物的摄食压力以及中层浮游动物的食物来源和组成。并在此分析结果的基础上，阐述上层极北哲水蚤对有机碳沉降和中层浮游动物组成的影响。该该研究可以为西北冰洋浮游动物对气候变化的响应提供基础数据和理论支持，为西北冰洋的有机碳通量研究探索新思路。

生物泵与有机碳通量研究是当前北极的前沿课题之一，浮游动物作为海洋食物链中承上启下的一环起着至关重要的作用。本研究以北冰洋海盆区的浮游动物为研究对象，重点开展了垂直分布的地理差异、上层与中层浮游动物分布相关性、群落地理分布与结构，以及优势种食性和种群溯源分析等内容。结果表明北冰洋海盆区浮游动物的垂直分布存在显著的地理差异；极北哲水蚤与北极哲水蚤的丰度之和与200m以深浮游动物总丰度存在负相关关系；不同食性（植食性vs杂食性）的浮游动物具有不同的垂直分布模式；硅藻是北冰洋浮游植物最主要的组成部分，北极＆极北哲水蚤成体偏向于摄食micro-粒径的浮游植物，而沙壳纤毛虫趋向于叶绿素a最大层分布；西北冰洋自南向北可以划分出陆架、陆坡及深海三个地理上相隔离的群落，分别对应着不同的群落结构；楚科奇海的北极哲水蚤主要是本地繁殖发育的结果，其冰下摄食和产卵的习性使其具有在浅水陆架区快速增殖的可能。该研究将为揭示海盆区浮游动物的垂直分布模式、气候变化背景下浮游动物的响应模式以及对有机碳沉降的影响提供数据支持和理论基础，为北冰洋的碳通量研究提供新思路。