东亚冬季风作为亚洲季风系统的重要组成部分，对东亚地区气候和环境演变具有重要影响。然而，东亚冬季风气候动力学对海洋生物的影响并未引起足够的关注。西北太平洋地区凭借着其重要的地理位置及其对气候变化的敏感性，成为研究全球变化和古季风演化的理想场所。
由中国科学院南京地质古生物研究所、河海大学、美国史密森尼国家自然历史博物馆和香港大学组成的国际研究团队，在黄海和日本海选取了8个站位，重建了该区域在末次冰期北极介形虫的时空分布。研究将有助于深入理解北极物种的生物地理分布格局及其对气候变化的响应机制。相关研究成果于近期发表在《地球物理研究通讯》（Geophysical Research Letters）。
研究团队在南黄海YSZK-1站位的沉积物柱状样中发现33属43种介形虫。通过非度量多维尺度分析（non-metric multidimensional scaling），将这些介形虫分为三个组合，分别为：主要分布于北极区域的介形虫组合、温带和亚热带介形虫组合以及冷水介形虫组合；而这些北极介形虫和冷水介形虫分别出现在两次不同的时间段。通过与南黄海其他站位及日本海IODP U1427站位等的对比分析，并结合AMS 14C测年结果和光释光测年结果，研究人员首次确定了北极介形虫出现在黄海的时间，即第一次出现在12万至10万年前，第二次的时间为3万至1.5万年前。
北极介形虫的出现在黄海一直被用于指示古冷水团的存在。目前冷水团主要分布于黄海中央海槽附近，平均深度44米，温度小于10℃且盐度范围在32-33‰之间。这些深度、温度和盐度范围实际上也符合所发现的北极介形虫生活的舒适环境，然而现今在黄海水体中只发现了一种主要栖息于北极附近的介形虫。
研究人员进一步比较现今黄海和北极海域的环境情况后，认为末次冰期北极介形虫在黄海的两次出现事件意味着增强的且温度更低的古冷水团的存在。此外，前人研究也证实，强东亚冬季风会促进黄海冷水团的形成，并进一步影响西北太平洋地区的海洋生态系统。而东亚冬季风增强的时间，也与北极介形虫出现在黄海的时间相吻合。因此，研究人员认为强东亚冬季风在12万至10万年前和3万至1.5万年前出现，促进了黄海古冷水团的形成并降低黄海冬季的水体温度，从而使北极介形虫能够向南栖息至黄海海域。
本次研究对于理解西北太平洋地区在末次冰期的古生态古环境演化有重要意义，对于了解海洋生物对环境变化的响应以及人为和气候变化导致的极地物种迁移具有重要的参考价值。
南京古生物所王贺博士和香港大学Moriaki Yasuhara副教授为论文的通讯作者，河海大学张鹏辉副教授和美国史密森尼国家自然历史博物馆Huai-Hsuan M. Huang博士为论文的共同第一作者，合作者包括香港大学洪媛媛博士和Skye Yunshu Tian博士，中国地质调查局青岛海洋地质研究所刘健研究员、陈建文研究员和梁杰正高级工程师，以及韩国首尔大学Yong Il Lee教授。
本项研究得到江苏省自然科学基金、现代古生物学和地层学国家重点实验室开放课题、国家自然科学基金以及中国地质调查局项目等共同资助。
论文相关信息：Zhang, P., Huang, H.-H. M., Hong, Y., Tian, S. Y., Liu, J., Lee, Y., et al. (2022). Southward migration of Arctic Ocean species during the Last Glacial Period. Geophysical Research Letters, 49, e2022GL100818. https://doi.org/10.1029/2022GL100818.
图1 本研究报道的黄海和日本海站位的分布图
图2 本次研究发现的北极介形虫分布范围以及生活环境
图3 北极介形虫在黄海钻孔和日本海站位中的分布对比图
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