用于量化不同营养级与时间尺度下生态价值的南极生态系统价值指数

南极水域为何与我们息息相关

环绕南极的海洋看似遥远，但它在默默调节地球气候并支持独一无二的野生动植物方面发挥重要作用。随着气候变化和渔业扩张重塑这片冰封边界，科学家和决策者迫切需要识别出当今以及未来哪片南大洋对生命网络最为关键。本文提出了一种新的衡量方法，展示了南极海域中哪些地区是应受特殊保护的生物“热点”。

在冰封海洋中发现自然热点

作者们开发了南极生态系统价值（AEV）指数——一个单一分值，用以反映不同海域对南极生态系统的价值。该指数不着眼于单一物种，而是融合了食物网若干关键层级的信息：为系统提供能量的微小类植物（浮游植物）、以其为食的磷虾、底栖鱼类，以及两种标志性企鹅——帝企鹅与阿德利企鹅。研究团队结合最先进的地球系统模型与专门的磷虾、鱼类和企鹅模型，计算各类群在环绕南极海域的密度或生产力，然后将这些层进行标准化并相加，以凸显多层同时达到高值的地区。

多水孔：冰中的开阔水域绿洲

一项核心发现是沿海多水孔的重要性被显著放大——这些是沿岸重复出现的薄冰或无冰区，由强风吹开。尽管它们在各地区的面积通常不足7%，多水孔的AEV值往往比周边水域高出31%–72%，并承载了大量高价值地点。在这些开阔水域“绿洲”中，春季阳光得以更早穿透，触发丰盛的浮游植物暴发。初级生产力向上传导：磷虾获得充足食物，底栖鱼受益于下沉的有机物，企鹅和其他掠食者则能稳定获得猎物与呼吸孔。指数显示，南极的许多生物热点聚集在多水孔典型形成的位置，尤其是罗斯海、东南极的部分地区以及阿蒙森海等地。

气候变化与不断变化的食物网

为了解这些热点如何随时间演变，研究团队在一个中高排放情景下，把AEV指数投射到21世纪。出人意料的是，高价值区的总体格局相对稳定：沿海带与多水孔仍然重要，而且在许多地区随着海冰变薄、光照增加和生长期延长，总体生产力甚至有所上升。但构成这些价值的物种组合正在发生变化。随着水体变暖和海冰退缩，帝企鹅的生存条件变得不利，其繁殖地在许多地区预计将显著减少，仅保留少数据点。阿德利企鹅的状况相对好些，在一些地区数量稳定或增加，但在南极半岛及东南极部分地区出现下降。与此同时，食物网较低层级——浮游植物、磷虾与底栖鱼类——常常维持或增加其对指数的贡献，尽管像南极齿鱼这类物种预期会因底层水温超出其耐受范围而失去栖息地。

在最重要之处引导保护

AEV指数还揭示了现有与拟议的海洋保护区（MPA）与这些生态热点的重合情况。在大多数区域，超过一半的“突出”区域已位于现有或规划中的MPA之内，罗斯海保护区在覆盖高价值区方面——无论是现在还是未来投影——表现尤为出色。但仍存在重要空白。东南极和阿蒙森海的若干高度有价值的多水孔位于任何保护区之外，尽管它们拥有密集的食物网并且在气候变化下可能仍将保持重要性。该指数并非生态系统健康的全面衡量，且目前尚未纳入鲸类、海豹或许多鱼类与鸟类物种，但它提供了一张基于模型的强有力地图，显示南极生命在多个营养级上最为集中的区域。

这对南极生命的未来意味着什么

简而言之，这项研究表明，环绕南极的一小部分沿海“绿洲”承载了大部分生态重要性，且许多此类地区预计即使在气候变暖下仍将保持重要。同时它也警示，即便底层生产力仍高，顶级掠食者如帝企鹅也可能失去优势。通过将复杂的模型输出提炼为单一的生态系统价值指数，这项工作为决策者提供了一种基于科学的清晰视角，帮助他们识别哪些区域对维持南极食物网最为关键，以及在何处扩大或强化MPA——尤其是东南极与阿蒙森海的关键多水孔周边——能为这一重要极地生态系统的长期韧性带来最大益处。

引用: DuVivier, A.K., Krumhardt, K.M., Landrum, L.L. et al. An Antarctic ecosystem value index to quantify ecological value across trophic levels and over time. Nat Commun 17, 3203 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69011-0

关键词: 南极多水孔, 海洋保护区, 南大洋生态系统, 气候变化影响, 企鹅与磷虾栖息地