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本研究综合分析了课题组于中国北极科考第4(2010年)、5(2012年)和6(2014年)航次期间在白令海所获得的大型底栖动物样品和数据,并结合相关的文献资料和环境因子参数,分析了白令海陆架、陆坡和海盆区大型底栖动物群落结构、生物多样性、次级生产力和摄食功能群的空间分布格局,研究了全球变暖和人类活动干扰背景下大型底栖动物主要的环境控制因素,探讨了水层—海底耦合、空间异质性对大型底栖动物群落的影响。主要研究结果如下:(1)共鉴定大型底栖动物12门239种,其中多毛类(110种)、软体动物(44种)和甲壳类(49种)为该海域的主要优势类群,种类组成以北方冷水种—广温性迁入种为主,地方特有种较少。优势种为尖锥虫(Scoloplos armiger)和冠角钩虾(Ceradocus capensis)等,不同区域优势种差别较大:陆架区的优势种主要有尖锥虫(Scoloplos armiger)、冠角钩虾(Ceradocus capensis)和网沟海胆(Echinarachnius parma)等,陆坡区的优势种主要有卷栉盘海星(Ctenodiscus crispatus)、萨氏真蛇尾(Ophiura sarsii)和太平洋方甲涟虫(Eudorella pacifica)等,海盆区的优势种主要有丝鳃稚齿虫(Prionospio malmgreni)、厚鳃蚕(Dasybranchethus fauveli)和白毛虫(Pilargis verrucosa)等。栖息密度和生物量分别介于08400 ind/m2和09890.9 g/m2之间,平均为727±1320 ind/m2和597.2±1603.6 g/m2,密度和生物量的空间分布沿陆架区—陆坡区—海盆区逐渐减少。聚类分析显示,该海域大型底栖动物群落相似性较低,群落呈现斑块状分布。(2)底栖次级生产力P和P/B值分别介于01879.7 kJ·m-2·a-1和0.101.15 a-1之间,平均为220.6±341.5 kJ·m-2·a-1和0.43±0.24 a-1,多毛类(63.1±84.3 kJ·m-2·a-1)和甲壳类(51.2±168.1 kJ·m-2·a-1)为主要贡献类群。各区域P值的空间分布次序为北部陆架区(387.8±552.1 kJ·m-2·a-1)>陆坡区(213.1±90.0 kJ·m-2·a-1)>西部陆架区(191.5±188.0 kJ·m-2·a-1)>东部陆架区(131.6±130.1 kJ·m-2·a-1)>海盆区(1.0±1.1 kJ·m-2·a-1)。白令海陆架和陆坡区均具有较高的底栖次级生产力,而海盆区的底栖次级生产力极低。(3)碎屑食者(96种)、肉食者(68种)和浮游生物食者(48种)为该海域的主要优势功能群。各功能群的平均密度为碎屑食者(427 ind/m2)>浮游生物食者(121 ind/m2)>肉食者(118 ind/m2)>杂食者(51 ind/m2)>植食者(43 ind/m2),平均生物量为碎屑食者(354.4 g/m2)>肉食者(133.7 g/m2)>浮游生物食者(120.0g/m2)>植食者(9.2 g/m2)>杂食者(7.1 g/m2)。各区域功能群的空间分布存在一定差异,北部陆架区的主导功能群为碎屑食者和浮游生物食者,东部和西部陆架区的主导功能群为肉食者和碎屑食者,陆坡区和海盆区的主导功能群则为碎屑食者。(4)相关性分析显示,白令海大型底栖动物群落的物种数、多样性指数H’和d、密度和生物量等生物参数与水深、中值粒径、黏土百分比含量等环境参数呈显著或极显著负相关关系;次级生产力与水深、砂百分比含量等呈显著相关关系;沉积物有机质、底层水体温度和盐度等对大型底栖动物分布也有一定的影响。结果表明,沿陆架—陆坡—海盆区,水深梯度、沉积物类型等环境因素是影响该海域大型底栖动物群落结构和次级生产力分布的主要因素。与粉砂质和黏土质的沉积物类型相比,砂、粉砂质砂等砂含量百分比较高的生境中,大型底栖动物的多样性、数量和次级生产力均更高。在白令海陆架和陆坡区,来自上层水体的营养物质(冰藻、浮游生物和其它有机颗粒等)在激烈的水层—海底耦合作用下沉降至海底,使得该区域具有较高的生物现存量和海底生产力;而在几千米水深的海盆区,沉降至海底的有机颗粒大大减少,大型底栖动物群落的食物来源极其稀少。