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物分類群進行了識別，并評估了季節性環境變化和晝夜變化對浮游動物動態的影響。

研究背景
 

浮游動物為初級生產者和更高水平的消費者（如魚類、鳥類和哺乳動物）以及無脊椎捕食者（如珊瑚）建立了營養聯系，另外，浮游動物在海洋生態系統功能和海洋碳循環中也起著至關重要的作用。在不同的水體環境中，浮游動物在群落組成、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分層峽灣，其水文環境非常復雜，是一個過渡的河口-海洋系統。該峽灣中生長著大量的冷水珊瑚，這些冷水珊瑚依靠浮游動物作為其主要食物來源來維持其生理過程，因此，它們的生長和繁殖受到浮游動物季節、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，科學家Nur Garcia-Herrera借助浮游動物圖像掃描分析系統ZooSCAN，對科瑪峽灣內的浮游動物類群進行了研究，以評估季節性環境變化對浮游動物動態，以及對冷水珊瑚自然可獲得的食物的影響。
 

研究過程
 

采樣地點位于智利的科馬峽灣（圖1）。采樣時間分別為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），中午和午夜分別進行采樣。采樣水層為0-50-100-200-300-400-450m。
 

圖1 研究地點，紅點為科瑪峽灣所在位置

采集的浮游動物樣品在實驗室內用浮游動物圖像掃描分析系統ZooSCAN（圖2）進行分析。用其自帶的軟件Zooprocess對浮游動物個體的形態學信息進行測量，計算出浮游動物的生物體積、生物量和豐度等，用Ecotaxa浮游生物大數據共享平臺（圖3）對浮游動物進行識別和分類。之后，采用一系列統計學方法研究理化變量與各分類單元豐度之間的關系。
 

圖2 浮游動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

浮游動物群落表現出較大的季節和晝夜性差異。
 

在整個水體中，浮游動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/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/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導致的結果。
 

圖4 浮游動物的季節和晝夜分布。（A）豐度、（B）生物量、（C）生物量

浮游動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，這可能與橈足類哲水蚤的晝夜垂直遷移有關。
 

圖5 浮游動物的垂直分布。（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，共將取得的浮游動物樣品分為了41個分類群（圖6）。總體來說，橈足類是整個浮游動物群落的優勢類群，無論是在豐度（64.81%）還是生物量（20.70%）方面。其次是糠蝦、毛顎類（就生物體積和生物量而言）和無節幼體、有尾類（就豐度而言）。

圖6 浮游動物類群的群體優勢。（A）相對豐度，（B）生物量。占浮游動物群落總數不到3%的類群（27個）被合并為“其他”。

研究結論
 

研究表明，科瑪峽灣內的浮游動物群落綜合豐度、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程（如晝夜垂直遷移或避免捕食）和海洋學過程（如河口環流、潮汐混合或水柱分層）共同驅動的結果。