白令海和楚科奇海鱼类多样性及其对环境变化的响应

The Arctic is one of the regions that most sensitively respond and feedback to global climate changes. The rapid changing environment has brought out great impacts on the marine organisms in the Arctic region. Fish species composition of the Bering and Chukchi seas not only shares features of both the North Pacific and Arctic oceans, but is also associated with the fish fauna of the North Atlantic Ocean, thereby forming a fish composition unique to this region. Recently, the study of the migration and distribution of fish in the Arctic region has become an internationally hot research topic. Based on our database and specimens collected during the Chinese National Artic Research Expeditions and other historical surveys, this research program is to identify fish species using taxonomical and environmental DNA (eDNA) metabarcoding methods. Meanwhile, the current status of biodiversity and spatio-temporal distribution of fish in the Bering Sea and Chukchi Sea is investigated and the sustainable development and utilization level of commercial species in this region are accordingly assessed. Using the biological data such acquired and other data (e.g., plankton, nutrients and other abiotic factors) synchronously collected during the surveys, the program also studies the mechanisms how the spatio-temporal patterns of migration and biodiversity of the fish respond to the changing environment of the Bering Sea and the Chukchi Sea. The expected results will not only lay a primary foundation for investigating the changing Arctic marine ecosystem and its responses to climate change in the oncoming research, but also provide knowledge for implementing biodiversity conservation and fishery utilization and management in the Arctic region.

北极地区是全球气候变化和反馈最敏感的地区之一，海洋环境快速变化对北极地区海洋生物产生了巨大的影响。白令海与楚科奇海水域的鱼类组成既有北太平洋鱼类区系和北冰洋鱼类区系的特征，又与北大西洋海区鱼类区系相关联，构成了这一海域独特的鱼类种类组成特点。近年来，气候变化对北极地区鱼类迁移分布研究已成为国际研究的热点。本研究拟在已有调查研究的基础上，继续开展白令海与楚科奇海的科学考察，结合环境DNA metabarcoding技术手段，进行白令海与楚科奇海鱼类的准确鉴定，明晰该海域鱼类物种分布及其多样性现状，评价北极经济鱼类可开发利用水平；结合环境因子、营养盐和浮游生物等相关调查数据和收集的资料，探讨白令海和楚科奇海鱼类迁移、鱼类多样性时空变化及其对环境因子的响应机制。研究结果可为今后探索北极海洋生态系统演变及其对气候变化的响应等奠定基础，也可为北极生物多样性的保护及渔业资源开发与管理提供科学依据。

白令海和楚科奇海是太平洋水进入北极的唯一通道，通常被视为同一个大型海洋生态系统，称为北极太平洋扇区，由于对全球变化响应和反馈最为敏感而受到广泛关注。因此，在该海域开展生物资源特别是鱼类多样性考察，优先掌握其资源分布现状及其对环境变化的响应，可为北极渔业资源开发和利用、生物多样性保护等提供科学依据，对我国参与北极相关事务，以及维护我国海洋权益极为重要。.首先，项目通过系统性整理中国历次北极考察数据，形成了白令海和楚科奇海鱼类物种名录，并据此构建了北极鱼类eDNA宏条形码参考数据库，选择其中代表性种类进行了分子系统发生学研究。.其次，项目组分析并记录了多个出现位置是北极太平洋扇区目前已知最北端或者接近其分布范围最北端的种类，发现了多个来自北极大西洋扇区或北极俄属海域而在太平洋扇区首次出现或之前极少出现的种类，显示出鱼类对环境快速变化的巨大响应。.第三，项目综合评估了白令海和楚科奇海鱼类多样性时空特征，结果表明，楚科奇海鱼类多样性年际波动尚不显著，平均分类多样性指数也无明显下降趋势，这意味着近年来楚克奇海鱼类多样性受环境变化的影响尚小于白令海。由于楚科奇海更靠近北冰洋核心区，因此应重点关注楚克奇海鱼类多样性变动趋势。.第四，项目利用白令海和楚科奇海鱼类丰度、优势种、丰富度指数、多样性指数、均匀度指数、群落演变速率等指标，协同大型底栖生物等其他海洋生物类群，以及海水化学环境、沉积物环境参数，构建了北极海洋生态系统评价体系。.第五，项目以研究海域丰度最高的类群绵鳚科作为代表性类群开展未来环境变化下鱼类分布演变趋势研究，物种分布模型结果显示，其在北极海域适生区进一步扩大，预计未来仍是白令海和楚科奇海主要类群，且环北极海域之前不同群体交流继续增加。.北极地区是全球气候变化影响最为显著的区域，北极海洋资源的开发利用已引起广泛关注，与此同时，北极气候与生态系统的快速变化导致极地自然环境保护面临日益严峻的挑战。北极气候和海洋环境的快速变化与我国气候、海洋环境和海洋生态系统密切相关。本项目相关研究结果为我国参与制定《预防中北冰洋不管制公海渔业协定》积累了宝贵数据，可为今后的临时科学协调小组的议事规则、联合科研与监测计划、数据共享协定的制定提供依据。相关成果维护了我国北极权益，加深了对北极环境快速变化及北极海洋生态环境响应机制的认识，并培养和壮大了极地研究队伍。