《Scientific Reports》：Intense autumnal coastal biogenic particle settling fluxes align with phytoplankton phenology changes off the western Antarctic Peninsula
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为探究南极沿海生物源颗粒沉降通量（BPSF），研究人员开展相关研究，发现秋季 BPSF 与夏季相当，对生态系统意义重大。
在遥远的南极海域，一场关乎海洋生态系统平衡与气候变化的科学探索正在展开。南极半岛（Antarctic Peninsula，AP）周边的海洋环境，正经历着全球变化带来的深刻影响。由于该地区环境变化迅速，而研究南极沿海生态系统过程所需的时间远远赶不上人为环境变化的步伐，导致诸多关键信息存在缺失。例如，对于南极沿海生物源颗粒沉降通量（Biogenic Particle Settling Fluxes，BPSF）的了解，特别是在春夏季浮游植物大量繁殖季节之外的情况，知之甚少。这一知识缺口严重影响了对海洋生物地球化学循环的理解，也阻碍了全球碳预算的精确计算和大气碳固存的评估，而这些对于全球气候调节至关重要。
为了填补这些知识空白，来自西班牙巴塞罗那海洋科学研究所（Instituto de Ciencias del Mar-CSIC）的 Enrique Isla、智利科伊艾克地区合作研究与发展公司（Corporación Regional de Investigación y Desarrollo Cooperativo）的 Eduardo Menschel 以及智利南方大学海洋与湖沼科学研究所（Centro de Investigación Dinámica de Ecosistemas Marinos de Altas Latitudes，IDEAL）的 Humberto H. González 等研究人员，对南极沿海地区的秋季沉降颗粒通量展开了深入研究。相关成果发表在《Scientific Reports》上，为南极沿海生物源颗粒通量研究提供了重要的基础数据。
研究人员在南极半岛西部的杜默岛南湾（Doumer Island’s South Bay，DISB），利用安装在 190 米水深处的 Technicap PPS3 沉积物捕获器，收集沉降颗粒样本。通过对样本进行显微镜分析和化学分析，研究人员测定了总质量通量（Total Mass Flux，TMF）、颗粒有机碳（Particulate Organic Carbon，POC）通量和生物源二氧化硅（Biogenic Silica，bSi）通量等关键指标，同时分析了浮游生物群落组成和浮游动物粪便颗粒（Zooplankton Faecal Pellets，zFP）的特征 。
近岸南极的质量和能量通量
研究发现，DISB 的总质量通量在 243 至 1778 mg m-2 d-1之间变化，POC 和 bSi 通量范围分别为 14 mg m-2 d-1至 66 mg m-2 d-1和 31 mg m-2 d-1至 206 mg m-2 d-1。夏季和秋季的总质量、POC 和 bSi 沉降通量在统计学上没有显著差异，这表明南极沿海夏季生物源沉降颗粒的生产延续到了秋季，秋季的 BPSF 在为近岸和近海地区提供生物源物质和能量方面，与夏季通量同样重要。
与南极近海环境相比，DISB 的秋季通量更高。然而，与布兰斯菲尔德海峡（Bransfield Strait）的欺骗岛（Deception Island）和利文斯顿岛（Livingston Island）附近的近岸和近海底环境相比，DISB 的通量又相对较低。这主要是因为欺骗岛和利文斯顿岛存在海底沉积物再悬浮现象，而 DISB 的沉积物捕获器设置在 50 米高处，有效避免了这种影响。
此外，DISB 的 POC 和 bSi 质量占总质量通量的比例低于开阔水域、中等深度环境，这表明陆源颗粒输入稀释了浮游源的生物源组分浓度。研究还发现，DISB 的 POC 通量与其他南极秋季地区相比更高，bSi 通量高于其他浅水环境，与罗斯海（Ross Sea）和威德尔海（Weddell Sea）的深水站相似，这显示了南极半岛西部沿海地区作为海洋质量和 POC 提供者的潜力 。
浮游生物群落组成和浮游 - 底栖耦合
微浮游生物功能群通量在夏季主要由羽状硅藻（占通量的 62% 以上）主导，秋季则由中心硅藻（占通量的 53%）主导。中心硅藻和羽状硅藻的丰度呈现相反的趋势，表明在秋季存在季节性演替模式。
研究还发现，硅藻生物量与 POC 浓度相关，但单独的中心硅藻或羽状硅藻通量与 POC 通量没有显著相关性，这说明硅藻组合而非单一的功能群主导了 DISB 的浮游植物 POC 通量。
在浮游动物粪便颗粒方面，euphausiid（如磷虾）粪便颗粒（eFP）主导了 zFP 通量，eFP 中的 POC 含量在总 zFP 通量的 POC 中占比很高，表明 euphausiid 在将有机碳（OC）输送到南极沿海海底的过程中起着重要作用。同时，bSi 通量与 eFP 通量显著相关，而与硅藻通量无显著相关性，这表明浮游动物的摄食活动在 bSi 向海底的输出中比硅藻通量更为重要 。
气候变化是否在起作用？
尽管缺乏长期数据来评估气候变化对沉降颗粒质量和 OC 通量的影响，但基于现有证据，气候变化很可能已经改变了沉降颗粒物质和 POC 通量的时间变化。
长期遥感观测显示，风速增加、海冰覆盖减少，使得生物源生产在秋季秋分之后仍能大量进行，浮游植物的物候发生了变化，这暗示着沉降生物源颗粒的通量可能也发生了相应的改变。
根据欺骗岛附近的现有记录，自 21 世纪初以来，秋季沉降颗粒质量和 POC 通量似乎与夏季相当。研究人员推测，随着环境变暖，冰川径流可能增加，POC 通量也会随之增加。虽然在 DISB 尚未观察到微藻群落从硅藻向隐藻的转变，但该地区较高的秋季 POC 通量可能是向这种转变发展的一个前期阶段 。
综上所述，这项研究表明秋季生物源颗粒生产对维持开放水域生态系统和大气碳固存具有重要意义，为评估南极半岛西部沿海生态系统功能和碳预算提供了基线，也为未来研究气候变化对南极海洋生态系统的影响提供了重要参考。
研究中，研究人员运用了多种技术方法。在样本采集方面，在杜默岛南湾特定位置，于 190 米水深处安装 Technicap PPS3 沉积物捕获器，获取沉降颗粒样本。在分析方法上，通过显微镜观察，对微浮游生物细胞和浮游动物粪便颗粒进行分类与计数；采用化学分析手段，利用同位素比率质谱仪（IRMS）等设备，测定颗粒有机碳（POC）、13C 和15N 同位素等指标；还运用了钼酸蓝分光光度法测定生物源二氧化硅含量。这些技术方法为研究提供了多维度的数据支持，确保了研究结果的可靠性。
