在海洋生態系統中，浮遊動物佔據著食物鏈的一個中心位置，它是初級生產力向高營養級進行傳遞的中間傳遞者，也是浮遊食物網、物質循環及能量流動的關鍵組成部分（圖1），並且在海洋生物地球化學循環中也起著重要的作用。因此，它們的豐度、生物量、群落和粒徑結構的變化是體現整個生態系統是否健康的重要指標。
圖1海洋浮遊動物參與的碳循環途徑（Steinberg, D. K.,& Landry, M. R., 2017）
近年來，全球變暖被認為是未來海洋生態系統變化的重要因素之一。目前，許多研究者已經發現了全球變暖會影響浮遊動物的群落結構。因此，研究水溫變暖下的海洋浮遊動物群落及其變化，對海洋生態系統的變化及健康狀況具有重要的意義。
中國科學院海洋研究所的王衛成博士等（Wang et al., 2018）對膠州灣及其鄰近黃海海域進行了長期（2005–2012）的採樣觀測實驗，以期揭示該海域浮遊動物群落結構、豐度和生物量與水溫變化的關係。2005年-2012年的每年8月中旬，王博士均採用160μm網徑的垂直拖網分別於膠州灣站位5（36°06′00″N, 120°15′00″E）及膠州灣口附近的黃海海域站位10（35°59′00″N, 120°25′30″E）進行表層採樣（圖2），採集到的浮遊動物樣品立即保存在5%的中性甲醛海水溶液中。與此同時，使用CTD儀器測得每個站位的表層水、5m、10m及底部的溫度、鹽度等數據。
圖2膠州灣及其鄰近黃海海域站位5和站位10位置（Wang et al., 2018）
保存好的浮遊動物樣品隨後利用法國HYDROPTIC公司生產的ZooSCAN浮遊動物圖像掃描分析系統（圖3）進行分析。在這個過程中，選用15cm×24cm 的樣品框, 將樣品分樣至適宜密度後倒入樣品框中進行掃描, 掃描精度為4800dpi，得到浮遊動物樣品的圖片；之後使用儀器配套的ZooProcess軟體對樣品圖片進行處理，得到浮遊動物數量、不同浮遊動物的ESD值、主軸長度、副軸長度等生物學信息，便於統計浮遊動物的豐度、生物量、粒級等信息；此外，利用儀器攜帶的PkID軟體上的資料庫，可以對被檢測對象自動進行浮遊動物種類分類，以便對不同類群的浮遊動物進行生物學統計。
計算公式：
豐度（個體數/m3）=浮遊動物數量*(稀釋倍數/拖網體積)；
生物量（mm3/ m3）=浮遊動物個體體積*(稀釋倍數/拖網體積)；
除夜光蟲外，浮遊動物體積（mm3）=（4/3π）*（主軸/2）*（副軸/2）；
夜光蟲體積（mm3）=4/3π*（ESD/2）3
其中，拖網體積可通過網口面積乘以網被拖過的垂直距離計算得到；每個浮遊動物的主軸、副軸長度及ESD值（μm）可以通過ZooSCAN設備的軟體計算得到。
圖3 浮遊動物圖像掃描分析系統ZooSCAN
通過對站位5及站位10的樣品進行數據觀察分析後發現，年份間顯著的水溫差在兩個採樣站點都能明顯觀察到，且2005-2012年期間水體呈現出整體變暖趨勢（圖4）。
圖4 2005-2012年8月份兩個採樣站點平均溫度年際變化（Wang et al., 2018）
a. 站位5；c.站位10
而對站位5及站位10的浮遊動物數據計算得到：站位5的浮遊動物豐度和生物量分別為1938.5 ~24800個體/m3及70.8~1480.1 mm3/m3；站位10的浮遊動物豐度和生物量分別為73.1 ~16914.3個體/m3及19.6~640.7 mm3/m3（表1、表2）。總體來說，站位5的浮遊動物豐度及生物量高於站位10。此外，利用ZooSCAN攜帶的浮遊動物自動分類軟體PkID共分類得到了12個不同的浮遊動物類群：被囊類、雙殼類幼蟲、毛顎類、枝角類、橈足類、十足目幼蟲、棘皮幼蟲、水母類、多毛類幼蟲、無節幼蟲、夜光蟲及其他浮遊動物等（圖5、圖6）。其中，橈足類居多，分別佔站位5總豐度的66.9%和站位10總豐度的75.6%。
表12005-2012年8月份，站位5已分類的浮遊動物的豐度和生物量值（Wang et al., 2018）
表2 2005-2012年8月份，站位10已分類的浮遊動物的豐度和生物量值（Wang et al., 2018）
圖5 2005-2012年夏末各浮遊動物類群在兩個採樣點的相對豐度（Wang et al., 2018）
a. 站位5；b. 站位10
圖6 2005-2012年夏末各浮遊動物類群在兩個採樣點的相對生物量（Wang et al., 2018）
a. 站位5；b.站位10
在觀察了浮遊動物主要類群的年際變化後發現，在2005年至2012年間，某些類群的豐度和生物量整體下降。這種減少在橈足類、被囊類和水母類中尤為明顯。
圖7 2005-2012年8月份各浮遊動物類群豐度（個體數/m3）年際變化（Wang et al., 2018）
a.橈足類；b.夜光蟲；c.被囊類；d.毛顎類；e.水母類；f.季節浮遊生物
左側欄：站位5；右側欄：站位10
圖8 2005-2012年8月份各浮遊動物類群生物量（mm3/ m3）年際變化（Wang et al., 2018）
a.橈足類；b.夜光蟲；c.被囊類；d.毛顎類；e.水母類；f.季節浮遊生物
左側欄：站位5；右側欄：站位10
在王博士的整個研究周期中，他發現浮遊動物數量逐漸減少，特別是橈足類。此外，他還觀察到小型橈足類的比例增加，而整個橈足類的平均尺寸有所減小，他認為水溫的增加可能是導致這些變化的原因。然而考慮到本研究時間尺度的局限性，他建議進行進一步的長期監測調查。
總體來說，王博士藉助ZooSCAN浮遊動物圖像掃描分析系統快速的獲得了膠州灣及其鄰近黃海海域長期的浮遊動物群落結構、豐度和生物量數據，初步揭示了水溫變化與水體中浮遊動物群落結構、豐度和生物量之間的關係，這對該海域的生態系統變化及健康狀況具有重要的指導意義。
參考文獻
1. Wang, W., Sun,S., Zhang, F., Sun, X., & Zhang, G. (2018). Zooplankton communitystructure, abundance and biovolume in Jiaozhou Bay and the adjacent coastalYellow Sea during summers of 2005–2012: relationships with increasing watertemperature. Journal of Oceanologyand Limnology, 36(5), 1655-1670.
2. Steinberg, D. K.,& Landry, M. R. (2017). Zooplankton and the ocean carbon cycle. AnnualReview of Marine Science, 9, 413-444.