2026年，一项基于Ryder 2019航次的研究，把格陵兰西北部超过80°N的两条相邻冰川峡湾摆上了同一张对比表：一条通航开阔、风混合充分，另一条却被海冰与冰山“封口”，融水在表层堆出一道稳定的盐度屏障。发表于《Frontiers in Marine Science》的这项工作，利用Petermann峡湾与Sherard Osborn峡湾35个站位的光学与声学联测，借助UVP5原位成像仪与多联网分层采样，首次将两种冰情下的海洋雪形态类型与桡足类群落垂直结构完整对齐。结果显示，冰坝滞留导致强层化的Sherard Osborn峡湾初级生产指标更低、海洋雪更稀少，桡足类无节幼体占比不足一成；而混合充分的Petermann峡湾饵料更充裕，桡足类反而下潜到更深处躲避捕食。海冰—层化—生产—群落，一条级联影响链在极地峡湾被清晰拍了下来。
研究背景
冰川峡湾是北极碳循环与生态系统的重要枢纽：冰川融水注入塑造水柱层化，层化决定光照与营养盐补给节奏，进而控制藻华的时机与强度，最终影响以海洋雪形式输出的碳和以桡足类为起点的食物网。格陵兰西北的Petermann峡湾（PF）与Sherard Osborn峡湾（SOF）构成近乎天然的对照实验：两峡湾均深逾800米，各自拥有北格陵兰仅存的两条漂浮冰舌冰川——Petermann冰川注入内尔斯海峡，冰山可顺畅外输；Ryder冰川面向多年生海冰堆积的林肯海，冰山与碎冰在湾口形成“冰坝”，把低密度融水困在湾内。冰情差异如何逐级传导到海洋雪与浮游动物？以往观测多聚焦单一峡湾，且缺乏原位成像证据，这条因果链始终缺少定量拼图。
研究过程
2019年8月5日至9月10日，瑞典斯德哥尔摩大学与新罕布什尔大学联合组织的Ryder 2019航次乘破冰船进入两峡湾。研究人员将UVP5原位成像仪安装在CTD温盐深仪采水架上，随采水架以约0.5米/秒下放，以最高8赫兹的频率连续拍摄约1升定标水体，检测下限约100微米，自动保存大于80像素的目标图像。由于冰下融水羽流携带大量悬浮泥沙，深层图像无法可靠判读，分析聚焦上层100米——共完成SOF25个、PF10个站位的剖面成像，另有邻近海区13个站位图像用于训练海洋雪分类算法。
同时，研究在10个站位布放多联网（MultiNet，Hydro-Bios）分层采样：5张0.25平方米网口、200微米网目的串联网在0–50米与50–100米（部分站位25米分层）逐层开闭，样品经福尔松分样器分割后镜检，将桡足类按体型分为大中型（前体长≥2毫米，包括Calanus glacialis、C. hyperboreus、C. finmarchicus、Metridia等）、小型（Oithona、Microcalanus、Pseudocalanus等）与无节幼体三组。采水架还搭载宽带声学换能器，以320–420千赫宽带信号同步探测桡足类散射层的垂直位置，与UVP图像互为印证。
图1. 法国HYDROPTIC公司UVP水下颗粒物和浮游动物图像原位采集系统。
图2. 格陵兰西北研究区。Petermann峡湾（黄点）与Sherard Osborn峡湾（绿点）的UVP光学/声学站位，红菱形为多联网分层采样站位，右下插图为北极区域位置示意。
实验结果
冰情与水柱结构迥异：PF在8月中旬后海冰外输、湾内开阔，风混合充分；SOF湾口被冰坝封锁，表层15米内堆着3.5°C、盐度仅约15的暖淡融水，约20米深处形成强密度跃层。PF叶绿素荧光峰更强更浅（约20米），SOF荧光峰下移至约30米且强度更低，但其氧饱和度峰值达115%，指示湾内浮游动物总呼吸偏高。
海洋雪方面，研究用19个形态特征做k-means聚类，把UVP图像中的颗粒分为四类：大团聚体（中值粒径约2毫米，蓬松低圆度）、小球体（约1毫米，圆形高亮度，最可能为粪颗粒）、薄片（约1.5毫米，不规则）与暗色混合体（约1.5毫米）。两峡湾颗粒群落结构差异显著（ANOSIM R=0.78，p=0.002）：PF各类颗粒丰度全面更高；SOF的小球体集中在跃层之上，暗色混合体则居跃层之下——层化把粪颗粒“拦截”在了生产层附近。
图3. 基于19个形态特征的海洋雪k-means聚类（k=4）。（A）主成分分析散点显示四个聚类；（B）四类颗粒的粒径（ESD）、圆度、亮度与结构差异箱线图；（C）大团聚体、薄片、小球体与暗色混合体的代表性UVP图像。
图4. Sherard Osborn峡湾（红）与Petermann峡湾（蓝）各类海洋雪的深度密度剖面（灰色带为95%置信区间）。PF各类颗粒丰度全面更高；SOF小球体集中于约20米跃层之上，暗色混合体居跃层之下。（B）为两峡湾颗粒群落结构的NMDS排序。
桡足类的答案同样分明：上层100米浮游动物中桡足类占97.7%。SOF无节幼体占比不足10%、小型桡足类约占一半，总丰度低于PF；PF无节幼体约占三成，各体型组分布更均衡（ANOSIM R=0.60，p<0.005）。声学剖面与310张UVP桡足类图像共同显示：SOF桡足类集中在50米以浅、紧贴荧光峰觅食；PF桡足类更多分布在75米以下——那里饵料虽深一层，却能躲开视觉捕食者，散射层质量中心比SOF深约4米。
图5. （A）两峡湾桡足类声学背散射平均垂直剖面：SOF（红）散射中心约50.7米、集中于上层；PF（蓝）约54.8米、75米以下占比更高。（B）UVP图像识别的桡足类垂直分布箱线图，同样显示SOF更浅、PF更深的格局。
研究结论
研究证明，海冰状况通过“冰坝—层化”机制级联塑造极地峡湾的整个透光层生态系统：冰坝滞留造成强层化，抑制营养盐补给与初级生产，削减海洋雪产量并改变其形态构成，同时压缩桡足类幼体的存活空间；而开阔混合的峡湾维持更高的生产与更丰富的幼体补充，桡足类因此有“资本”下潜避敌。作者指出，未来格陵兰冰川融水将进一步增多，但冰坝事件频率可能下降——两条峡湾的生态剧本或将互换，这为北极峡湾碳输出与食物网预测提供了关键的物理—生态耦合标尺。
结语
从浑浊冰下羽流中的颗粒成像，到与声学、网采数据的三方互证，这项研究展示了原位成像观测在极端环境下的适应力。法国HYDROPTIC公司的UVP5系统以约1升定标采样体积、最高8赫兹的连续成像和EcoTaxa平台的海量图像自动分类，让“看得见的碳”与“看得见的食物网”在同一垂直剖面里对齐；配合Hydro-Bios MultiNet多联网的分层精准采样，粒径图像与类群计数互为补充，构成极地生态调查的经典组合。随着北极峡湾观测需求增长，新一代UVP6已兼容采水架、水下滑翔机等多种平台，为冰间区与冰下连续观测提供更轻便的方案。
参考文献
1. Chawarski J, Côté D, Stranne C, Jakobsson M, Mayer L, Cohen J H, Geoffroy M. Distribution of marine snow and copepods vary between two Arctic fjords with contrasting ice cover and stratification regimes. Frontiers in Marine Science, 2026, 13: 1516750. DOI: 10.3389/fmars.2026.1516750
2. Picheral M, Guidi L, Stemmann L, Karl D M, Iddaoud G, Gorsky G. The Underwater Vision Profiler 5: An advanced instrument for high spatial resolution studies of particle size spectra and zooplankton. Limnology and Oceanography: Methods, 2010, 8: 462-473. DOI: 10.4319/lom.2010.8.462
3. Kiko R, Picheral M, Antoine D, Babin M, Berline L, Biard T, Boss E, Carlotti F, Coppola L, Gorsky G, Guidi L, Hauss H, Irisson J-O, Karp-Boss L, Lombard F, McDonnell A M P, Ohman M D, Pretty J L, Rogge A, Stemmann L, et al. A global marine particle size distribution dataset obtained with the Underwater Vision Profiler 5. Earth System Science Data, 2022, 14: 4315-4337. DOI: 10.5194/essd-14-4315-2022
（图源：Chawarski et al. 2026，Frontiers in Marine Science，CC BY 4.0）
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