最近在北冰洋海冰生态系统评估
伊戈尔·a . Melnikov
P.P. Shirshov海洋学研究所、俄罗斯科学院,莫斯科,俄罗斯,(电子邮件保护)
文摘
近期全球变暖在北极海洋预测转移冰边缘海冰厚度和表面,减少,并增加洲际交易所面临的地区。这种情况表明植被生物生产力的提高和持续时间,和加强海洋结冰的海洋再生过程的系统。然而,目前的证据的影响全球生态系统变化对海冰稀疏的或者不确定的时候,虽然有断断续续的迹象表明最近的变化。现在建立,生物群落响应全球变化是最有可能的区域,海冰的消退是相当显著的,例如,在该地区的波弗特环流。评估最近的海冰生态系统动态建模和其潜在的变化中央北冰洋将允许估算和预测潜在的变化在海洋结冰吗水系统和由此产生的生态影响更高营养级包括鸟类、海洋哺乳动物和底栖生物。
介绍
在过去的几十年里,一个清晰的温度变暖趋势观察在北极。由于气候变暖,多年冰面积减少至少两次,但是季节性冰面积迅速增加超过2007年北冰洋地区的50%。冰盖厚度也减少了从中间第70(3 - 5米厚Busuev 1968;刚1973;Wadhams 1983)在过去十年厚小于2米(Perovich et al . 1999;Melnikov 2007, 2008)。由于海冰融化,北极表面水的温度增加和淡化也发现(卡马克et al . 1995;Serreze和马斯兰尼克1997;莫里森et al . 1998;McPhee et al . 1998; etc.) as well as changes in the composition and structure of the sea ice-associated biological communities (Melnikov et al. 1998,
2001年,2002年;Melnikov 2000;Melnikov和Kolosova 2001)。显著的变化发生在质量和数量的海冰生物相比,成分中第70位。所以,海冰藻类的总数在1975 - 1982年由172个物种(Melnikov 1989)和大约30种(2008年Melnikov)在过去的十年。硅藻是主导的种类和数量在海冰phytocenoses但最近他们的统治是减少和改变其他藻群体的流行。海冰的动物群的组成也发生了变化:原生动物和海洋ice-associated acarians等无脊椎动物,线虫,turbellarian年代,rotatorians,桡足类和片无数冰70,但他们是非常罕见的找到冰的最后十年,经常遇到死tintinnides碎片,线虫和桡足类和皮肤。
观察到的变化允许设置问题有关海冰生态系统对全球变暖的响应,其中最重要的是:
1。如何海冰和海水接触的理化性质变化吗?
2。生物群落的物种组成和结构如何变化?
3所示。这些过程的动态和方向是什么?
综述,主要的注意力将集中在两个主要组件的北极海冰覆盖——多年(我的)和季节性或第一年年度海冰以及上层海洋系统。在这个配方,由“上层海洋”的定义,这意味着上述混合层的水密度跃层的厚度0 30米(50),其特点和动力学与海冰覆盖都是相互关联的。
图1所示。地图的研究领域,cryobiological调查。点是冰训练营的开始位置漂移:北Pole-22(1975 - 1981年,83 n, 177 w);北Pole-23 (1978、77 n, 165 e);北Pole-24 (1980、87 n, 125 e);示巴女王(1997 - 1998,75 n, 170 w);“北极- 2000”(2000、82 n, 170 e);ARLIS / ICEX (2003、73 n, 148 w);北Pole-33 (2005、85 n, 156 e);北Pole-34 (2006、87 n, 105 e); PAICEX (2007, 89N, 26E) and PAICEX (2008, 89N, 06E).
• |
NP-22 (1975) |
o |
NP-22 (1976) |
一个 |
NP-23 (1978) |
- * - |
NP-22 (1980) |
G |
NP-24 (1980) |
O |
NP-22 (1981) |
o |
示巴(1998) |
一个 |
北极- 2000 |
▲ |
APLIS / ICEX (2003) |
♦ |
NP-33 (2005) |
O |
NP-34 (2006) |
PAICEX (2007) |
|
PAICEX (2008) |
图1所示。地图的研究领域,cryobiological调查。点是冰训练营的开始位置漂移:北Pole-22(1975 - 1981年,83 n, 177 w);北Pole-23 (1978、77 n, 165 e);北Pole-24 (1980、87 n, 125 e);示巴女王(1997 - 1998,75 n, 170 w);“北极- 2000”(2000、82 n, 170 e);ARLIS / ICEX (2003、73 n, 148 w);北Pole-33 (2005、85 n, 156 e);北Pole-34 (2006、87 n, 105 e); PAICEX (2007, 89N, 26E) and PAICEX (2008, 89N, 06E).
本文是基于材料获得的北冰洋探险(图1):北极(NP)漂流站(1975 - 1982);示巴(北冰洋表面热量平衡),1997 - 1998;“北极- 2000”;ICEX(冰营地探险),2003;NP-33和34岁,2004 - 2006;PAICEX (PanArctic冰营地探险),2007 - 2008,以及数据文献来源。的主要重点将比较获得的数据在北极站中间70的期间视为pre-melting北冰洋海冰覆盖和steady-stable海冰生态系统的存在,和示巴探险队在1997 - 1998年的数据,过去十年探险时发现一个密集的海冰融化的海冰和退化生态系统。
海冰范围和厚度
中间70的总程度在北冰洋海冰面积变化从9月份的最低约690万平方公里,最高约830万平方公里(阿特拉斯1980)和3月在这个海洋,多年海冰占主导地位是一个关键的环境特性。根据1973 - 1976年冰卫星观测的数据(1987年美国国家航空航天局),我的冰占领
冰河时代(年)
图2所示。北极海冰的年龄和程度在2008年2月(右)相比,平均19852000(左)。幸存的海冰面积和厚度夏季过去十年一直在下降。而常年冰雪覆盖50 - 60%北极,它覆盖不到30%在2008年比2007年下降了10%。残留的冰也年轻化。在1980年代中期到末期,超过20%的北极海冰至少六岁;2008年2月,只有6%的冰是六岁或以上(来源:http://nsidc.org/data/seaice_index/n_plot.html)。
图2所示。北极海冰的年龄和程度在2008年2月(右)相比,平均19852000(左)。幸存的海冰面积和厚度夏季过去十年一直在下降。而常年冰雪覆盖北极的50 - 60%,它覆盖不到30%在2008年比2007年下降了10%。残留的冰也年轻化。在1980年代中期到末期,超过20%的北极海冰至少六岁;2008年2月,只有6%的冰是六岁或以上(来源:http://nsidc.org/data/seaice_index/n_plot.html)。
北冰洋流域面积的80%,这一领域的年际变化不超过2%(卡西1982)。pre-melting时期,季节性冰占地6 - 17%,和无冰的水是3 - 24%,分别取决于时间和空间。
观察结果记录在过去的十年里已经明显降低的海冰范围(图2)从7到532万平方公里和414万平方公里,2000年9月,2005年和2007年,相应地,要融化的速度比任何18所使用的计算机模型预测的政府间气候变化专门委员会(斯特罗伊夫et al . 2007年)。raybet雷竞技最新两个事实感兴趣的主要是:(1)向北冰边缘明显流离失所大约2 - 3°,这证实了卫星信息冰层覆盖面积减少(接任et al . 1997年),和(2)海冰厚度有明显改变。数据显示不同的作者进行了测量冰层厚度在北极盆地在1960年代,平均平衡不畸形的冰厚度的美亚混血儿sub-basin组成大约3米(Busuev 1968;刚1973;Wadhams 1983)。基于获得的数据在NP-22 AIDJEX冰站在波弗特漂流环流在1975 - 1976年夏天融化后的冰层厚度是2 - 3米(Melnikov 1989;McPhee et al . 1998年)。二十年后,1997年10月在冰营地示巴探险队在同一地区的波弗特环流的冰层平均厚度为1.5米。PAICEX观测期间参与"国际极地年"显示,北极地区冰层平均厚度是13.2±177.1厘米(n = 133)和13.3±181.4厘米(n = 203) 2007年和2008年4月,相应地(表1)(Melnikov 2007年,2008年)。发生季节性冰从2007年的37%提高到2008年的68%(集团的冰180 - 200厘米厚),但多年冰的冰(集团240 - 300厘米)2008年4月由203个直接厚度不满足测量沿样23公里(图3)。
oT 50 u
100 - 140 140 - 160 160 - 180 180 - 200 200 - 240冰厚度,厘米
240 - 300
图3所示。发生在北极地区冰层厚度大小团体。数据从观察PAICEX 2007年和2008年(Melnikov 2007, 2008)。
表1。平均北极附近地区的海冰厚度(PAICEX, 2007年4月,2008)。
冰厚度资料“PAICEX”, 2007年4月
西 |
25 |
4000年 |
174年 |
24 |
东 |
28 |
3400年 |
181年 |
26 |
南 |
31日 |
4700年 |
185年 |
24 |
北 |
36 |
4000年 |
170年 |
26 |
总 |
119年 |
16100年 |
178年 |
25 |
冰厚度资料“PAICEX”, 2008年4月 |
||||
的数量 |
平均厚度(cm) |
|||
方向 |
测量 |
距离(米)冰 |
雪 |
|
西 |
40 |
4200年 |
185年 |
6 |
东 |
51 |
4800年 |
182年 |
6 |
南 |
52 |
7100年 |
181年 |
4 |
北 |
60 |
6400年 |
179年 |
5 |
总 |
203年 |
22500年 |
182年 |
5 |
物理化学变量
厚度和盐度主要物理因素强调我和冰财政年度之间的区别。众所周知,老冰厚和新鲜的是,反之亦然。盐度值反映了典型的垂直分布特征的季节性冰在5 - 8 %通过整个冰块冰厚180 - 200厘米,常年冰雪中的值从0.1 - -0.5%不等上层下层2 - 3%的冰厚240 - 300厘米(图4)。我的冰的盐度较低的原因在于,这冰循环地通过了冰融化阶段。在intravolumetric融化的结果,孔隙度加强,这样盐水细胞被稀释的融水排水向下的重力,从而促进更积极的盐的拒绝。在冬天,我的冰的盐度增加相比,夏天冰盐度的增长新的冰层增加盐度下,增加了我的整个厚度的盐度冰。高盐度的财政年度冰的原因在于,一方面,在初始时刻的冰的形成,一些盐晶间空间保留,因此高盐度值观察到上层,从另一方面,这冰形成在冬天,它并没有通过夏季融化阶段。
多年冰
2 4 6 8 10
季节性冰
多年冰
示1998 NP-33 2005 NP-34 2006 paicex - 2007
图4所示。垂直分布的盐度多年和季节性海冰厚度为1998 - 2008年期间在中央北冰洋。
示1998 NP-33 2005 NP-34 2006 paicex - 2007
paicex icex - 2003 - 2007
paicex icex - 2003 - 2007
NP-34
paicex - 2008
NP-34
paicex - 2008
图4所示。垂直分布的盐度多年和季节性海冰厚度为1998 - 2008年期间在中央北冰洋。
我的物理和化学变量和财政年度表2所示。意味着我的冰盐度的示值NP-22的一半,但财政年度值的两倍。最好奇的特点示巴冰样品浓度很低的硅酸盐和财政年度海冰,一个数量级小于NP-22: | 3.76 | M / l和2.18 M / l在我和财政年度NP-22冰,和0.40 0.28 | | M / l和M / l示巴,分别。叶绿素的主要特征在冰核浓度是示巴的双重下降多年冰NP-22相比,在一年级和三倍增加叶绿素a浓度冰。如此大的差异可能是由于硅酸的丧失与冰融水由于其活跃的出口底层海水由于活跃intra-volumetric冰融化在夏季的美女站在NP-22如此强烈融化并没有观察到。硅酸的损失与融水反过来可以引起显著减少数量的硅藻(硅酸主要消费者在光合作用中),我们观察到的美女站在NP-22并没有观察到。叶绿素a的分布的主要特点在我和冰地层是其两个财政年度减少我的冰示巴和冰财政年度增加三倍,相比之下,类似的叶绿素a的浓度在NP-22冰。在冬天,叶绿素a的浓度在m2的冰,在示巴站没有经历任何重大变化。从10月到2月,浓度变化在0.3 - -0.5毫克/平方米。今年3月,的浓度增加了一个价值1.2 mg / m2(藻类盛开的春天最大),然后再由观测值在冬天。 A noticeable increase of chlorophyll a concentration was observed in summer in July-August when its concentration has increased to 2 mg/m2 (summer maximum). In autumn (September), the concentration of chlorophyll
^矿石 |
厚 |
抽样 |
纬度 |
经度 |
盐度 |
硅酸盐 |
的背影一 |
|
# |
(厘米) |
日期 |
(%) |
(毫米/ 1) |
(毫克/升) |
|||
NP-22,多年冰 |
||||||||
1 |
404 (11) |
80年2月15日 |
77度 |
53’ |
153年o49'e |
2.02±1.69 |
6.1±2.11 |
0.45±0.44 |
2 |
350 (9) |
80年3月11日 |
78度 |
17镑 |
153年o35'e |
2.42±1.43 |
2.6±0.53 |
0.23±0.18 |
3 |
163 (5) |
80年3月31日 |
78度 |
21’ |
153年o07'e |
5.60±2.14 |
3.51±4.05 |
0.18±0.22 |
4 |
199 (6) |
80年04月01 |
78度 |
22镑 |
153年o01'e |
5.07±0.48 |
2.21±0.43 |
0.09±0.01 |
5 |
162 (5) |
80年04月04 |
78度 |
22镑 |
152年o30'e |
5.52±0.86 |
3.93±0.5 |
0.06±0.04 |
6 |
339 (11) |
80年4月18日 |
78度 |
35镑 |
151年o52'e |
3.17±0.56 |
3.2±1.33 |
0.61±0.34 |
7 |
211 (4) |
80年4月20日 |
78度 |
39’ |
151年o48'e |
4.86±4.21 |
4.68±2.39 |
0.24±0.18 |
意思是: |
4.09±1.62 |
3.76±1.62 |
0.35±0.20 |
|||||
NP-22,第一年冰 |
||||||||
1 |
104 (3) |
80年1月23日 |
77度 |
40’ |
154年o99'e |
0.99±0.09 |
1.90±0.69 |
0.05±0.01 |
2 |
114 (4) |
80年2月01 |
77度 |
48’ |
153年o54'e |
0.84±0.19 |
ND |
ND |
3 |
129 (4) |
80年2月26日 |
78度 |
05’ |
154年o36'e |
0.88±0.22 |
1.98±0.33 |
0.09±0.07 |
4 |
167 (4) |
80年2月28日 |
78度 |
07年’ |
153年o54'e |
1.28±0.25 |
2.67±0.70 |
0.06±0.03 |
意思是: |
0.99±0.19 |
2.18±0.57 |
0.06±0.03 |
|||||
示,多年冰 |
||||||||
1 |
244 (10) |
97年10月27日 |
75度 |
17镑 |
143 o 31 'w |
ND |
ND |
0.12±0.08 |
2 |
235 (12) |
97年11月12日 |
76度 |
09年’ |
146度26 w ' |
1.43±0.96 |
0.12±0.16 |
0.24±0.19 |
3 |
185 (9) |
97年11月28日 |
75度 |
07年’ |
147度33 'w |
1.67±1.08 |
0.16±0.14 |
0.09±0.15 |
4 |
216 (11) |
97年12月10 |
75度 |
44’ |
150度25 'w |
2.16±1.36 |
ND |
0.31±0.53 |
5 |
178 (9) |
97年12月29日 |
75度 |
17镑 |
149度59 'w |
2.62±1.60 |
0.72±0.43 |
0.13±0.05 |
6 |
177 (9) |
98年1月12 |
74度 |
51镑 |
150度25 'w |
2.97±1.87 |
0.74±0.37 |
0.11±0.05 |
7 |
260 (13) |
98年1月27日 |
74度 |
51镑 |
155度38 'w |
2.10±1.30 |
0.46±0.27 |
0.31±0.32 |
8 |
281 (14) |
98年2月18日 |
74度 |
54’ |
157度50 'w |
2.55±1.58 |
0.35±0.22 |
0.05±0.04 |
9 |
417 (21) |
98年3月09 |
75度 |
28’ |
160度18 'w |
2.08±0.95 |
0.08±0.05 |
0.17±0.13 |
10 |
287 (15) |
98年4月29日( |
75度 |
57’ |
166 o 13 'w |
2.50±2.02 |
0.45±0.37 |
0.09±0.09 |
11 |
291 (14) |
98年5月25日 |
76度 |
24’ |
167 o 11 'w |
0.94±0.50 |
0.56±0.18 |
0.11±0.13 |
意思是: |
2.10±1.32 |
0.40±0.24 |
0.16±0.16 |
|||||
示,一年级的冰 |
||||||||
1 |
62 (6) |
97年10月19日 |
75度 |
20镑 |
144度29 'w |
0.41±0.19 |
ND |
0.20±0.07 |
2 |
66 (6) |
97年10月27日 |
75度 |
17镑 |
143 o 31 'w |
0.58±0.32 |
ND |
0.46±0.50 |
3 |
77 (7) |
97年11月11日 |
76度 |
09年’ |
146度23 'w |
1.74±0.89 |
0.08±0.01 |
0.13±0.10 |
4 |
79 (8) |
97年11月26日 |
76度 |
13镑 |
147度43 'w |
3.03±1.85 |
0.36±0.27 |
0.41±0.25 |
5 |
116 (6) |
97年12月12日 |
75度 |
41’ |
150 o 44 'w |
2.42±1.54 |
ND |
0.14±0.09 |
6 |
95 (9) |
97年12月27日 |
77度 |
17镑 |
149 o 57 'w |
2.86±1.56 |
0.44±0.26 |
0.10±0.11 |
7 |
137 (7) |
98年1月11日 |
74度 |
53’ |
150度12 'w |
2.86±1.62 |
0.45±0.19 |
0.05±0.02 |
8 |
150 (8) |
98年1月24日 |
74度 |
38’ |
153度25 'w |
3.42±1.99 |
0.14±0.05 |
0.06±0.04 |
9 |
132 (7) |
98年2月16日 |
74度 |
53’ |
157度50 'w |
3.31±1.58 |
0.11±0.03 |
0.13±0.07 |
10 |
171 (9) |
98年3月09 |
75度 |
28’ |
160度18 'w |
3.39±1.75 |
0.05±0.03 |
0.12±0.08 |
11 |
142 (7) |
98年4月29日( |
75度 |
57’ |
166 o 13 'w |
ND |
0.25±0.09 |
0.18±0.16 |
12 |
138 (7) |
98年5月25日 |
76度 |
24’ |
167 o 11 'w |
ND |
0.67±0.28 |
0.20±0.16 |
意思是: |
2.4±1.33 |
0.28±0.13 |
0.18±0.13 |
|||||
的下降值记录在秋天之前的时期,即约0.4 mg / m2。揭示叶绿素a动态反映了冬季和夏季冰植物演替阶段,17种硅藻门的组,5 - Dynophyta和1种,相应地,从组Silicoflagellatae,绿球藻目和Chrysophyta被记录了下来。硅藻,Cylinrotheca新月藻,Leptocylindrus小指,舟状窝vanhoeffenii和Nitzscia neofrigida主导57(63%的细胞)的数量和Chrysophyta -Groenlandiella brevispina (31%)。
海冰生物群
垂直分布。海冰的物种组成社区并不统一。在海冰厚度是发现严格垂直分带在他们的海冰厚度分布。
底部海冰表面由cryopelagic殖民藻类大规模聚合形成的底栖生物,plankto-benthic类型以及藻类开发冰层中的血小板。硅藻是最丰富的物种株北极蛤属的统治,Chaetoceros karianus, Gomphonema exiguum(底栖生物类型),Fragilaria striatula, Comphonema kamtschaticum,舟状窝vanhoeffenii, Nitzschiaσ(plankto-benthic类型),和舟状窝kariana, n .骨针Gomphonema exiguum(嗜寒的microphytobenthos类型)。发现是非常高的相似之处所有藻类的物种组成社区开发的这个生活小区。Cryopelagic动物数48物种统治的节肢动物门(总物种数量的81%)。有著名的两个优势,一个二级生态组:(1)原地动物群包括12个物种(端足类6种,桡足类- 2、糠虾类- 1,多毛纲- 1,和Osteichtyes - 2),(2)移置动物群包括9种桡足类,和(3)群xenocryobiontic动物群。藻类在海冰内部开发的列表包含171种(硅藻门148种,绿藻门- 20,Silicoflagellatae - 2, Dinophyta - 1,和蓝藻门- 1)的明显的优势有翼的(136个物种或89%的硅藻)的中心(12物种或11%)硅藻是海冰植物的主要特点。淡水绿藻的存在(绿藻门)是第二个海冰植物群落的特点。两种不同的植物区系社区内独立发展海冰内部:(1)上层的淡水藻类社区和社区(2)海藻类的较低层次。Cryointerstitial动物区系的社区包括两个生态组:(1)原地的动物(线虫纲,涡虫纲、蜱螨目和原生动物)和(2)为代表的外来动物“片Apherusa glacialis和“harpacticoid桡足类Tisbe furcata。两组动物占据了海冰的底层。上居民海冰表面主要是由淡水绿藻(绿藻门)之间Chlamy-domonas nivalis和Ancylonema nordenskioeldii占主导地位。其他组织的代表(蓝藻、Chrysophyta和Fungy)是次属音。硅藻,丰富在海冰底部海冰表面和内部,不发展在这个生活小区。无脊椎动物并没有观察到。
菌群。冰藻的总列表确定NP-22和示巴电台数字102类群其中84个物种总数的76%被发现在NP-22站在示巴,只有26个物种或23%,分别为(表3;Melnikov et al . 2001年)。海洋硅藻的其他团体的优势藻类是最重要的特性的海冰phytocenoses NP-22。淡水藻类(主要是绿藻门集团的)观察在NP-22只有在夏季融水水坑发展上表面的多年冰或冰的上层部分。最重要的特点多年冰和一年级的phytocenoses示巴站是一个重要的优势的淡水藻类甲藻门在海洋硅藻和绿藻门组藻类与前被分布在垂直层多年和一年级的冰。
动物种群。最重要和好奇的海冰的特点从示巴站是一个完整的没有间隙动物群。而在多年冰NP-22地层,这些团体Tintinnoidea、蜱螨目、线虫纲,涡虫纲、桡足类和端足类数量成千上万个人每平方米一被发现(表4;Melnikov 1989)没有一个活着的个体从冰的枚举组样本的美女站(Melnikov et al . 2001年)。在所有调查样本、单壳的死有孔虫、碎片tintinnides和线虫,桡足类和皮肤被检测到。
分类单元 |
NP-22 |
示巴女王 |
硅藻门 |
79年 |
18 |
Dinophyta |
没有 |
5 |
Chrysophyta |
没有 |
1 |
绿藻门 |
没有 |
1 |
Silicoflagellatae |
5 |
1 |
不,没有观察到。 |
||
分类单元 |
NP-22 |
示巴女王 |
原生动物 |
3 |
没有 |
有孔虫 |
1 |
1 |
蜱螨目 |
1 |
没有 |
线虫纲 |
2 |
没有 |
涡虫纲 |
1 |
没有 |
猛水蚤目 |
1 |
没有 |
端足类 |
1 |
不,没有观察到。 比较分析获得的数据在NP-22示巴和允许作出以下结论: •冰硅藻藻类的数量确定类型的海冰在示巴站漂移低数量的物种的数量和细胞的数量; •淡水藻类鉴定在早些时候NP-22只在多年海冰的上表面目前分布在整个海冰地层(美女); •种群的无脊椎动物如线虫、桡足类、片和turbellarian控制数量和生物量在多年冰地层NP-22站漂移(1979 - 1980)没有在海冰观测样本的示巴探险(1997 - 1998)。 的组成和结构的变化显示社区居住海冰可能归因于增加融化的冰盖的最后二十年。我认为有几个因素决定这些变化其中最重要的是以下几点:1)排水的新鲜冰融水通过地层;2)积累下的淡水冰;和3)25 - 30米的深度急剧密度跃层的形成削弱垂直水混合。即假设现代“上层海洋-海冰”生态系统修改由于这些行为因素通常海洋咸淡水生态系统。 讨论和结论北冰洋的海冰覆盖是一种多组分的自然组成的复杂的冰层不同于彼此的年龄、厚度、流动性和其他特性。的主要成分北极海冰覆盖在中央深海盆地是由我的冰占据在其他年龄组的冰的面积和体积。冰形成财政年度主要在冬天开放水域的面积北极的海洋夏季冰融化后部分补偿冰的损失从北冰洋流域在其漂移到大西洋北部地区。年轻的冰和无冰的区域(池塘、裂缝、冰穴,使)组成一个小盆地的面积。 众所周知,北极海冰是罚款和敏感的气候指标:是更强烈的温暖融化,反之亦然,冷,就更强烈和更强的生长厚度。raybet雷竞技最新在气候和水文层面,海冰覆盖是一个稳定的自然形成。其稳定性的主要原因在于薄层状表层的存在阻碍了海冰与温暖的大西洋的接触水。平衡调节机制的平均厚度以及大规模冰循环的特点,和系统维护平衡海冰预算有助于稳定冰盖的地理尺度的海洋。 观察结果记录在过去二十年已经明显降低冰层覆盖面积和厚度的北冰洋由于全球气候变暖在北半球。raybet雷竞技最新它是如何影响海冰生态系统的物种组成和结构? 研究在过去的十年中显示明显的变化的定性和定量成分生物群在北极海冰相比,1970年代中期的成分。冰藻的总名单确定的时期1975 - 1982由172类群(Melnikov 1989)和大约30种了1997 - 2008年(Melnikov et al . 2002;Melnikov 2005、2008 b)。海洋硅藻的患病率是海冰植物群落的重要特征在1970年代,和他们的统治大大减少了在过去的十年里,而其他团体的重要性正日益增强。冰动物区系组成也发生了变化。有孔虫等大规模原生动物和无脊椎动物的代表,tintinninids、螨、线虫、涡虫类、轮虫、桡足类,端居住冰块在1970年代(1989年Melnikov)很少遇到在过去十年或作为单独的身体这些生物体的碎片被发现。欣赏了差异的原因,我们必须仔细看看最近的北冰洋海冰的组成和动态,以及形成的特点和我和财政年度海冰生态系统的功能。 稳定的气候条件下,常年海冰代表组成生态系统稳定时间与一个常raybet雷竞技最新数动植物的物种组成(Melnikov 1989)。由于平均系统稳定持续平衡厚度由夏天冰融化从上面和冬季补偿冰增长从下面(Zubov 1945)。这个属性,可以称为海冰覆盖体内平衡,保持其平衡平均厚度的能力,具有重要的生态意义。表达的事实是生物群落的垂直结构存在于它存在由于行动两个流在不同的方向:(1)晶体结构的运动从底部向上由于热力学冰融化和冻结成冰,(2)生物的被动或主动对抗运动从上到下。冬天,冰从下面生长在现有冰,夏天融化后的厚度保持在2米,和生物,从下面,居住在这些层组合的驻留在温和条件温度接近海水温度(约2°C),促进他们的生存在冬天的时期。常年生产和冰之间的平衡关系地区疏散的盆地,以及冰环流以及机制的特点保持固定生物物种组成的冰在垂直晶体结构,决定了常年冰北冰洋生态系统的稳定性。 相比之下,季节性冰是一个与时间相关的生态系统不稳定,寿命是由一个复杂的环境因素,温度被认为是最重要的。季节性冰的形成始于打开水低空气温度。在第一层的生成,浮游生物在水里目前机械携入的成冰晶体结构增长较低的层。的定性和定量成分在水中浮游生物很差在秋冬季时期,大量的生物混合冰似乎很小。这些生物,机械携入的成冰,出现强烈的冷却条件下由于表面接触空气,温度也降低到- 30 - 40°C,其中一些生存但大多数生物体死因为急剧冷却。很可能因为这个藻类和原生动物的一些孤立的细胞,以及个人无脊椎动物的代表,机械地捕获到冬天冰结构在其增长在冰块冰在春季期间最大的发展。在秋天,所谓渗透冰的形成条件可能会出现空气温度低,强烈的积雪在了冰面上。当冰就很薄,雪的重量相对于冰的重量,冰似乎淹没在海平面以下,所以海水随着浮游藻类的细胞通过毛细管系统上升到冰雪边界。如雪是一个很好的隔热材料和光仍满足光合作用进行,有利条件为藻类发展在这一层中创建。藻类的生物量和有机质浓度合成了他们超过很多次相同的参数在这一层的水在冰。这样的冰在探险队第一次遇到“北极- 2000”破冰船Akademik Fedorov在北冰洋加拿大部门82°N和170°W 2000年9月(Melnikov 2004)。渗透是一个典型的南极冰的形成现象(Buinitskii 1973),和直接证明进一步发展渗透在北冰洋冰现在不可用。 However, it may be inferred that the phenomenon would continue in the future in view of the growing role of seasonal ice and increasing snowfall in the Arctic regions. 海冰的形成机制相比较这两个类型,它可能会得出结论,显示之间的差异的主要原因的复合生物海冰社区在1970年代,过去十年是两个我和财政年度海冰生态系统考虑和比较不同的结构和功能。事实上,在第一种情况下,常数藻类物种组成和无脊椎动物是由平衡机制形成的平均厚度,以及殖民的过程和在垂直水晶生物体的进化冰的结构。主要是benthic-type藻类适应住在固体基质,能够在狭窄的晶间空间的冰。在第二种情况下,冰的物种组成植物形成直接从水和浮游形式主要由典型的长链从较低的层的细胞,主要发展冰或较低表面(Melnikov 1989)。 因此,两个我和冰财政年度生态系统不同组成和功能并存,在最近的北极海冰覆盖第一个生态系统是动态的份额的比例下降,第二个生态系统是同时增加,逐步重组北冰洋生态系统的远洋地区目前正在发生。如果保留这样的动力,它可以推断出,在时间的推移海军北极地区将获得海洋南极地区的特点。事实上,南大洋的海冰覆盖消失在夏天和冬天重新出现。季节性冰主导和占据了超过80%的海冰覆盖面积为8个月,而常年冰占不到20%的面积(1987年美国国家航空航天局)。季节性冰发展在南大洋70°以北。没有在这些纬度漫长的极夜,光冰足够维持光合作用的植物(Melnikov 1998)。南极地区的总有机物质产生主要由浮游植物在夏天的植物和部分渗透冰在冬天。相比之下,整个北极海冰覆盖位于北部的70°N,和所有的生物群落更严重的条件下发展。在中部地区不断海冰覆盖,总有机生产相结合的生产由藻类常年冰(> 90%)和生产的藻类季节性冰和浮游植物,占不到10% (Melnikov 1989)。浮游植物有机生产占97 - 99%在季节性冰主导的地区,例如,在北极海域,在夏天成为自由的冰(Subba Rao和普拉特1984)。 At present, the function of the深海生态系统在北冰洋的中部地区正在重新调整,进入季节性海冰覆盖的发展条件;因此,有机生产应由浮游植物生长和海冰的贡献应该减少植物。这样一个周期的进化可能导致重组整个低营养结构的海洋可能,可能会影响所有更高的营养结构的链,包括鱼类、鸟类和哺乳动物。 最近的海冰范围和厚度的减少并不是一个完全消失的事实在北冰洋海冰覆盖。事实上,它观察我的冰面减少,它会导致增加的无冰的冰形成财政年度地区在冬季。现在我们观察密集型过程重建统治支配我的冰的海冰覆盖到季节性冰。如果这个动态将继续北冰洋将得到类似于季节性冰是一个主要组件的南大洋到达更多的表面(1983年美国国家航空航天局)的80%,换句话说,在时间的海洋北极南极海洋越来越特性。 确认 这项研究受到了俄罗斯基础研究基金会(批准号08-05-00219)。 引用阿特拉斯的海洋(1980)北冰洋。Glav红色奥卡诺夫Atlasov VMF USRR 184页Buinitskii VKh(1973)南极地区的海冰和冰山(LGU、列宁格勒)255页Buzuev AY(1968)中的某些统计特性多年冰层厚度分布。 特鲁AANII, 287: 76 - 84卡马克EC,麦克唐纳RW,帕金RG,麦克劳克林FA,皮尔森RJ(1995)大西洋水变暖的证据在北冰洋的加拿大南部盆地:拉森的结果——93年远征。“Res列托人,22:Carsey FD(1982) 1061 - 1064年北极海冰分布夏末从卫星微波数据1973 - 1976。J“Res 87: 5809 - 5835名DJ, Gloersen P,帕金森CL, Comiso JC, Zwally HJ(1997)观察到全球海冰变化的半球不对称。科学,278:1104 - 1106年刚RM(1973)的质量平衡北冰洋的海冰。J Glaciol 12 (65) McPhee M,斯坦顿TP,莫里森JH,马丁森DG(1998)淡化在北极的海洋:多年生海冰的消失吗?“Res列托人,25岁:1729 - 1732 Melnikov IA(1989)北极海冰生态系统。莫斯科P.P. 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