美國維吉尼亞海洋科學研究所日前在《自然通訊》發表文章稱，經過長期對南極半島西部氣候變暖與海洋生物關係的研究發現，風速、海冰覆蓋面積等物理因素的變化會對食物鏈造成影響，影響範圍覆蓋單細胞海藻到高等生物企鵝。
帕爾默站是美國在南極的三座研究站之一。按照帕爾默長期生態研究計畫，科研人員每年都沿南極洲西部進行船載調查，範圍包括在帕爾默科研站附近的海域。參與研究計畫的科學家自1990年開始關注該區域。此次研究的參與者都是帕爾默長期生態研究計畫的成員。
南極西部是地球上最快暖化的地區，過去50年裡該地區的冬季氣溫上升了11華氏度。帕爾默科研站黛博拉·斯坦伯格(Deborah Steinberg)教授說，目前海洋研究人員獲得了有足夠信息和時間跨度的數據集，進而能夠揭示氣候變化信號如何通過極地食物網進行反饋。她說：“這體現了長期生態系統監測的重要性。它能夠提供所需的數據，將信號從噪聲中分離出來，同時能夠確定動植物在自然環境中以及彼此之間的相互影響。由於氣候變暖持續影響著極地海洋生態系統，這項研究的發現將十分重要。”
研究小組發現，作為一種小型浮游植物，海藻能進行光合作用，支持著整個極地食物網。而在南極西部的海域裡，每4至6年海藻數量將達到一次峰值。海藻爆發與“南半球環狀模”處於負位相有關。南半球環狀模是地球中緯度和南極之間大氣氣壓變化的“蹺蹺板”結構。南半球環狀模處於負位相的冬季，冷空氣南侵至南極增加了冬季的冰面面積，而到春夏季節，冷空氣急劇減少又延遲了冰面的融化。
研究參與者國家海洋與大氣管理局海洋漁業處文森特·薩巴(Vincent Saba)博士說：“多風寒冷的冬季海冰面積偏大，之後溫暖的春季有利於南極半島西部夏季的水層保持穩定。”在穩定分層的水層之上漂浮著融冰，形成上層鹽度低而下層鹽度高的梯度。小型植物能夠更加靠近陽光照射的表面並且能從融冰中獲取生長所需的鐵，從而導致浮游植物迅速生長。
根據研究小組的採樣結果，該地區周期性、由氣候導致的浮游植物激增是磷蝦大量繁殖的關鍵。而阿德利企鵝和南極食物網中其他高等動物都依賴捕食磷蝦來生存繁殖。薩巴解釋說：“當氣候條件處於南半球環狀模負位相和穩定水層的時候，浮游植物和磷蝦大量生長繁殖，阿德利企鵝就不用遠行覓食。但當南半球環狀模處於正位相時，西北方向吹來的暖空氣到達南極半島地區，導致海冰面積減少、水層不穩定，這些都不利於浮游植物和磷蝦的大規模生長繁殖。企鵝將不得不到遠處覓食，而企鵝幼崽得到的食物也會減少，這將降低企鵝繁殖的成功率。”
自1974年以來，帕爾默科研站附近的阿德利企鵝數量下降了85%。儘管研究人員表示，如果將企鵝數量下降歸因於氣候導致的磷蝦數量減少，證據尚不充分，但由於氣候模型預測未來一百年內南半球環狀模處於正位相的發生機率將增加，研究人員還是對此表示擔憂。
薩巴說：“根據全球氣候模型模擬到2100年‘一切正常’的排放情景假設，全球氣溫和南半球環狀模正相位發生頻率將進一步增加。即便有一個南半球環狀模正相位的時間超過磷蝦的生命周期，那也將對磷蝦的數量造成毀滅性的打擊。”