中纬度北大西洋涡旋影响下浮游动物丰度的纬度格局演变及其生态机制

《Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography》：Latitudinal transitions of eddy-affected zooplankton abundance in the mid-latitude North Atlantic

　　本研究通过整合连续浮游生物记录仪(CPR)观测与卫星遥感数据，系统揭示了中纬度北大西洋不同纬度带（35°N–70°N）中尺度涡旋对浮游动物群落丰度的差异化调控机制。创新性提出综合丰度指数(Abundance Index)，发现气旋式涡旋(CE)核心区通常呈现更高生物量，且叶绿素(Chl)浓度较海表温度(SST)对浮游动物分布具有更强解释力，证实了"食物驱动假说"在北大西洋生态过程中的主导地位。

　　

Highlight

我们的分析揭示了1993-2017年间三个纬度带丰度指数(Abundance Index)的显著年际变化。与反气旋涡旋(AE)核心区相比，气旋涡旋(CE)核心区的丰度指数在南、北纬度带持续偏高，而中部纬度带则呈现相反格局。然而，所有纬度带中受涡旋影响的叶绿素(Chl)和海表温度(SST)复合模式却表现相似。

Discussion

我们的分析揭示了浮游动物群落对中尺度涡旋响应的空间异质性，其中涡旋极性在不同纬度带产生截然不同的生态效应。除空间差异外，长期观测记录还显示出清晰的时间演变特征，包括2005年后中部纬度带丰度指数的显著增长，以及三个纬度带在不同年份检测到的显著生态位转变。这些发现共同凸显了跨纬度梯度解析物理-生物耦合过程对预测海洋生态系统动态的重要性。

Conclusion

本研究提出的创新性丰度指数(Abundance Index)整合了丰度与物种丰富度，相较于传统单一指标能更均衡地表征浮游动物群落结构。将该指标应用于北大西洋中纬度地区25年的CPR数据集，我们识别出浮游动物对中尺度涡旋的显著空间异质性响应。具体而言，气旋涡旋(CE)通常通过营养盐驱动的初级生产提升机制促进浮游动物富集，而反气旋涡旋(AE)则可能通过热力学效应产生差异化影响。特征重要性(FI)分析进一步表明，对数转换的叶绿素(log-Chl)较海表温度(SST)具有更强解释力，特别是在北部纬度带，这证实了食物可得性相较于环境温度的主导作用。检测到的2002年中部纬度带等关键时间节点的生态位转变，暗示海洋气候变化可能正在驱动最优栖息地的空间重构。这些发现为理解中尺度涡旋-浮游动物相互作用机制提供了新视角，对预测全球变化背景下海洋生态系统动态具有重要启示。