由于北极海冰融化加剧，阳光正越来越深地穿透海洋。由于海洋浮游动物对可用的光线有反应，这也改变了它们的行为——尤其是这些微小生物在水柱中的升降方式。

阿尔弗雷德·韦格纳研究所(Alfred Wegener Institute)领导的一个国际研究小组现在已经表明，在未来，这可能会导致更频繁的浮游动物食物短缺，并对包括海豹和鲸鱼在内的大型物种产生负面影响。这项研究发表在《自然气候变化》杂志上。

作为对人为气候变化的响应，北极海冰的范围和厚度正在下降;目前，平均海冰面积正以每十年13%的速度减少。最新的研究和模拟表明，最早在2030年，北极将迎来第一个无冰的夏天。

因此，北冰洋生物的物理条件也在明显地发生变化。例如，由于海冰越来越少，越来越薄，阳光可以穿透到海面以下更远的地方。因此，在一定条件下，初级生产，即生产。，水和冰中微藻的生长可以大幅增加。这些变化的光照条件是如何影响食物链中更高营养层次的生物的，比如部分以微藻为食的浮游动物，人们对它们的影响还知之甚少。在这方面，由亥姆霍兹极地与海洋研究中心(AWI)阿尔弗雷德·韦格纳研究所(Alfred Wegener Institute)的Hauke Flores博士领导的一个国际研究小组现在获得了有价值的见解。

弗洛雷斯说:“每天，我们这个星球上最大规模的生物运动都在海洋中进行——浮游动物的日常迁徙，其中包括小型桡足类动物和磷虾。晚上，浮游动物浮到水面附近觅食。当白天到来时，它们会迁徙回深海，以保护自己免受捕食者的伤害。”

“虽然单个生物体很小，但总的来说，这是一个巨大的变化在水柱内形成巨大的生物质每日垂直运动。但在极地地区，迁徙是不同的——它是季节性的;换句话说，浮游动物是随季节变化的循环部分。在夏季的极日长达数月的光明中，它们呆在深海中;在冬季长达数月的极夜黑暗中，部分浮游动物上升并停留在冰下的近表层水中。”

低纬度地区的日迁徙和极地地区的季节性迁徙都主要受阳光的支配。这种微小的生物通常更喜欢黄昏的环境。它们喜欢保持在一定的光强度(临界辐照度)以下，这通常是相当低的，位于黄昏范围内。当阳光的强度随着一天或季节的变化而变化时，浮游动物就会去它们能找到它们喜欢的光照条件的地方，这最终意味着它们会在水柱中上升或下沉。

弗洛雷斯解释说:“特别是在水柱最上面的20米，即海冰下方，没有关于浮游动物的可用数据。”“但恰恰是这个难以到达的区域最有趣，因为它在冰里，就在冰下，浮游动物赖以生存的微藻生长在那里。”

为了在那里进行读数，该团队设计并建造了一个自主的生物物理观测站，他们在2020年9月与AWI研究破冰船北极星号一起在马赛克探险结束时将其停泊在冰下。在这里，远离人类活动造成的任何光污染，该系统能够持续测量冰下的光强度和浮游动物的运动。

“ba根据我们的读数，我们确定了浮游动物的极低临界辐照度:每平方米0.00024瓦，”AWI的研究人员说。“然后，我们将这个参数输入到模拟海冰系统的计算机模型中。这使我们能够预测，在一系列气候情景下，如果海冰由于气候变化而变得越来越薄，那么到本世纪中叶，这种辐射水平的深度将如何变化。”

由于冰层厚度的稳步下降，临界辐照度水平将在一年中越来越早地下降到更深的深度，并且在一年中越来越晚的时候才会回到表层。由于浮游动物基本上停留在低于这个临界水位的水中，它们的运动将反映这种变化。因此，在这些未来的情景中，它们在更深的地方停留的时间越来越长，而冬天它们在冰下表面附近的时间越来越短。

弗洛雷斯解释说:“在未来更温暖的气候中，冰将在秋天晚些时候形成，导致冰藻产量减少。”“这一点，再加上它们上升到水面的延迟，可能会导致浮游动物在冬季更频繁地出现食物短缺。”与此同时，如果浮游动物在春季提前上升，可能会危及生活在更深层次的生态重要浮游动物物种的幼虫，更多的幼虫可能会被成年浮游动物吃掉。”

弗洛雷斯说:“总的来说，我们的研究指出了一个以前被忽视的机制，它可能会在不久的将来进一步降低北极浮游动物的生存机会。”

“如果这种情况发生，将对整个生态系统产生致命的后果，包括海豹、鲸鱼和北极熊。但我们的模拟也表明，如果能够达到1.5°c的目标，对垂直迁移的影响将远不如温室气体排放不受控制地上升那么明显。因此，可以避免的每十分之一度的人为变暖对北极生态系统都至关重要。”