加拿大北极东部绒鸭种群1200年动态重建：泥炭与湖泊沉积记录揭示小冰期繁盛与工业化后衰退

《Arctic Science》：An ～1200-year record of common eider population trends from the eastern Canadian Arctic

本文通过对比分析加拿大哈德逊湾东北部迪格斯海峡绒鸭（Somateria mollissima borealis）繁殖岛的泥炭与湖泊沉积岩心，利用稳定氮同位素（δ15N）和金属元素指标重建了约1200年来绒鸭种群动态。研究发现绒鸭种群在小冰期（约1600–1800 CE）达到峰值，而工业化后（约1850 CE至今）出现前所未有的衰退，揭示了气候变暖与人类活动对北极海鸟种群的深远影响。该研究为缺乏长期监测数据的北极生态系统保护提供了重要的基线参考。

　　

1. 引言

北极生态系统营养限制显著，海鸟鸟粪输入的氮磷等养分对陆地和水体初级生产具有重要影响。绒鸭作为北极地区典型的海鸭，其繁殖行为会促进贫瘠土壤的泥炭形成。由于缺乏长期监测数据，古湖沼学方法成为重建历史海鸟种群波动的关键手段。以往研究多基于湖泊沉积记录，而泥炭档案在追踪动物种群变化方面的应用相对有限。本研究首次对比泥炭与湖泊沉积双档案，重建迪格斯海峡绒鸭种群1200年历史，并探讨其与北大西洋涛动（NAO）、海表温度（SST）等气候因子的关联。

2. 材料与方法

研究岛屿D-016位于迪格斯海峡南端，海拔18.3米，是区域内海拔最高的绒鸭繁殖岛。2014年同步采集67厘米泥炭岩心和15厘米池塘沉积岩心，通过²¹⁰Pb和¹⁴C定年建立年代框架。分析δ¹⁵N和铝（Al）、砷（As）、镉（Cd）等8种海鸟源性金属元素浓度，利用Z-score标准化和广义加性模型（GAM）重建种群趋势，并通过非度量多维标度（NMDS）分析元素组成与气候期的关联。

3. 结果

泥炭岩心底部定年约公元770年，δ¹⁵N值表明此时绒鸭种群已建立。种群峰值出现在小冰期（约1340年和1680年），δ¹⁵N值达13.5‰，Z-score显示当时种群规模约为现代两倍。工业化后种群持续衰退，泥炭记录的鸟粪输入量为1200年来最低。沉积岩心金属浓度普遍高于泥炭（如铝高1042%），但两者记录的δ¹⁵N趋势一致。NMDS分析显示小冰期样本与δ¹⁵N、砷、硒等海鸟指标密切关联。

4. 讨论

4.1 绒鸭种群建立与气候关联

泥炭起始年龄晚于区域冰川退缩时间，可能与海平面变化和岛屿生境形成延迟有关。绒鸭种群在小冰期扩张的现象与传统认知相反，可能因高海拔岛屿在寒冷期更早融雪且不易被哺乳动物捕食者接近。负NAO年份的密集海冰限制了低海拔岛屿的可利用性，促使绒鸭集中到D-016繁殖。

4.2 近代衰退机制

20世纪后种群衰退与气候变暖（北极升温速率达全球2–4倍）和人类捕猎（格陵兰西部种群1960–1998年下降81%）相关。海冰减少既可能增加狐狸捕食压力，也可能通过改变软体动物资源间接影响绒鸭生存。

4.3 双档案对比

湖泊沉积因汇水效应放大信号强度，适合近期高分辨率研究；泥炭则能提供更长时间序列，但需注意火山活动（如1510年赫克拉火山喷发）可能引入锰、汞等干扰元素。两者结合可互补时空尺度的局限性。

5. 结论

泥炭档案能有效重建千年尺度海鸟种群动态，揭示绒鸭对小冰期寒冷环境的适应性响应，而工业化后的种群崩溃警示当前北极变暖与人类活动的叠加威胁。后续需扩大对低海拔岛屿的对比研究以完善区域种群动态模型。