近期，德國阿爾弗雷德·韋格納研究所-亥姆霍茲極地和海洋研究中心（AWI）的科學(xué)家Nur Garcia-Herrera基于ZooSCAN掃描，結合Ecotaxa圖像分析的研究方法，對智利科瑪峽灣中的浮游動(dòng)物分類(lèi)群進(jìn)行了識別，并評估了季節性環(huán)境變化和晝夜變化對浮游動(dòng)物動(dòng)態(tài)的影響。
研究背景
浮游動(dòng)物為初級生產(chǎn)者和更高水平的消費者（如魚(yú)類(lèi)、鳥(niǎo)類(lèi)和哺乳動(dòng)物）以及無(wú)脊椎捕食者（如珊瑚）建立了營(yíng)養聯(lián)系，另外，浮游動(dòng)物在海洋生態(tài)系統功能和海洋碳循環(huán)中也起著(zhù)至關(guān)重要的作用。在不同的水體環(huán)境中，浮游動(dòng)物在群落組成、晝夜垂直遷移行為、種群季節性變化等方面有著(zhù)巨大的可變性。
科瑪峽灣（Comau Fjord）是智利巴塔哥尼亞群島的一個(gè)分層峽灣，其水文環(huán)境非常復雜，是一個(gè)過(guò)渡的河口-海洋系統。該峽灣中生長(cháng)著(zhù)大量的冷水珊瑚，這些冷水珊瑚依靠浮游動(dòng)物作為其主要食物來(lái)源來(lái)維持其生理過(guò)程，因此，它們的生長(cháng)和繁殖受到浮游動(dòng)物季節、晝夜和垂直分布的調節。
然而，目前人們對科瑪峽灣內浮游動(dòng)物的分布及其在維持冷水珊瑚群落中的作用知之甚少。因此，本研究中，科學(xué)家Nur Garcia-Herrera借助浮游動(dòng)物圖像掃描分析系統ZooSCAN，對科瑪峽灣內的浮游動(dòng)物類(lèi)群進(jìn)行了研究，以評估季節性環(huán)境變化對浮游動(dòng)物動(dòng)態(tài)，以及對冷水珊瑚自然可獲得的食物的影響。
研究過(guò)程
采樣地點(diǎn)位于智利的科馬峽灣（圖1）。采樣時(shí)間分別為2016年9月28日（春季）、2017年1月17日（夏季）、2017年5月7日（秋季）和2017年7月29日（冬季），中午和午夜分別進(jìn)行采樣。采樣水層為0-50-100-200-300-400-450m。
圖1 研究地點(diǎn)，紅點(diǎn)為科瑪峽灣所在位置
采集的浮游動(dòng)物樣品在實(shí)驗室內用浮游動(dòng)物圖像掃描分析系統ZooSCAN（圖2）進(jìn)行分析。用其自帶的軟件Zooprocess對浮游動(dòng)物個(gè)體的形態(tài)學(xué)信息進(jìn)行測量，計算出浮游動(dòng)物的生物體積、生物量和豐度等，用Ecotaxa浮游生物大數據共享平臺（圖3）對浮游動(dòng)物進(jìn)行識別和分類(lèi)。之后，采用一系列統計學(xué)方法研究理化變量與各分類(lèi)單元豐度之間的關(guān)系。
圖2 浮游動(dòng)物圖像掃描分析系統ZooSCAN
圖3 Ecotaxa浮游生物大數據共享平臺
研究結果
浮游動(dòng)物群落表現出較大的季節和晝夜性差異。
在整個(gè)水體中，浮游動(dòng)物的豐度在春季達到峰值（圖4A），生物體積和生物量在夏季最高（209 g干物質(zhì)/m2；圖4B，C），之后逐漸降低，在秋末和冬季中期達到最低（61 g干物質(zhì)/m2）。這可能是由春季浮游植物大量繁殖，而在寒冷的季節中，低濃度的Chl a不足以支持高水平的次級生產(chǎn)導致的結果。
圖4 浮游動(dòng)物的季節和晝夜分布。（A）豐度、（B）生物量、（C）生物量
浮游動(dòng)物生物體積和生物量的垂直分布在晝夜之間也存在差異，白天在100 ~ 200 m水深處最大（圖5B，C），夜間在表層（0-50 m）水體中最大，這可能與橈足類(lèi)哲水蚤的晝夜垂直遷移有關(guān)。
圖5 浮游動(dòng)物的垂直分布。（A）豐度、（B）生物量、（C）生物量
借助Ecotaxa浮游生物大數據共享平臺，共將取得的浮游動(dòng)物樣品分為了41個(gè)分類(lèi)群（圖6）?？傮w來(lái)說(shuō)，橈足類(lèi)是整個(gè)浮游動(dòng)物群落的優(yōu)勢類(lèi)群，無(wú)論是在豐度（64.81%）還是生物量（20.70%）方面。其次是糠蝦、毛顎類(lèi)（就生物體積和生物量而言）和無(wú)節幼體、有尾類(lèi)（就豐度而言）。
圖6 浮游動(dòng)物類(lèi)群的群體優(yōu)勢。（A）相對豐度，（B）生物量。占浮游動(dòng)物群落總數不到3%的類(lèi)群（27個(gè)）被合并為“其他”。
研究結論
研究表明，科瑪峽灣內的浮游動(dòng)物群落綜合豐度、生物體積和生物量出現了季節和晝夜性變化，這種變化可能是由于生物過(guò)程（如晝夜垂直遷移或避免捕食）和海洋學(xué)過(guò)程（如河口環(huán)流、潮汐混合或水柱分層）共同驅動(dòng)的結果。
論文相關(guān)信息：
1. Garcia-Herrera N, Cornils A, Laudien J, et al. Seasonal and diel variations in the vertical distribution, composition, abundance and biomass of zooplankton in a deep Chilean Patagonian Fjord[J]. PeerJ, 2022, 10: e12823.
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