2.2. 研究对象生物


我们对亚毫米级后生动物（这类生物包括线虫、猛水蚤类桡足类、介形类、许多大型底栖动物物种的幼体阶段等）所受的影响感兴趣。由于这些动物数量非常多，无法全部研究，但由于对应激的敏感性与体型相关，我们认为对一个代表性类群的研究能说明问题。我们聚焦于猛水蚤类桡足类，因为它们数量庞大，遍布深海。在解剖显微镜下从筛分后的材料中挑出这些微型甲壳动物。在复式显微镜下，将成虫鉴定到性别和工作种，并保存在甘油滴中置于载玻片上。幼体无法可靠鉴定，因为许多物种只在成虫阶段才发育出区分特征。由于已描述的深海猛水蚤物种很少，我们创建了自己工作种的检索表，并使用相关文献将它们鉴定到尽可能低的分类阶元。


2.3. 腐烂程度


对富二氧化碳海水更敏感的物种的个体应该在实验中更早死亡，并且在采样时比抗性更强的物种的个体腐烂得更严重。因此，我们根据每个个体的腐烂程度来推断其暴露于二氧化碳的易感性，这个推断得到了Thistle等人提供的数据支持。我们中的一员，在不知道其来源的情况下，将每个个体分配到五个腐烂阶段之一。注意，腐烂更严重的动物被分配更大的数字。


表1 分配给每个腐烂阶段的个体状态描述
描述 腐烂阶段
内脏充满外骨骼；肌肉清晰可见 1
腹部或前体部肌肉部分消失 2
腹部和前体部肌肉大部分消失，但头部部仍有部分肌肉残留 3
仅剩肠道内膜 4
外骨骼空壳 5

2.4. 物种间易感性差异


我们确定了每个岩心的0-5毫米和5-10毫米合并层中每个物种每个个体的腐烂阶段，因为这两层中的个体最有可能暴露于富二氧化碳海水。根据腐烂分数，我们计算了每个物种在每个岩心中的平均腐烂阶段。对于每个物种，我们使用随机化方法计算了远区岩心和近区岩心之间这些平均值差异的双尾95%置信限。在远区和近区岩心中均不存在，或仅在每个数据集中一个岩心里出现的物种被省略。


2.5. 物种的平均深度


为了获得每个物种在每个岩心中的深度分数，我们将每个个体分配给它所在层的中点深度；例如，0-5毫米层中的个体被认为在2.5毫米深度。我们分别计算了每个物种在远区和近区岩心沉积物顶层3厘米内的平均深度。对于每个在近区岩心中的平均深度超过远区岩心的物种，我们使用随机化方法检验了其显著性差异，除非该物种出现的岩心太少以致数学上不可能检测到显著性差异。


2.6. 检测干扰利用物种


为了确定我们采样时看似存活的个体是否属于背景群落中稀有或缺席的物种（即干扰利用型入侵者），我们选择了在近区岩心顶层两层中平均腐烂阶段小于或等于2的物种。我们使用随机化方法来确定这些物种的平均丰度是否在近区岩心高于远区岩心。


2.7. 物种组成的比较


为了比较近区和远区岩心的物种组成，我们使用了每个岩心顶层两层中每个物种的丰度数据。我们对数据进行平方根转换以减少优势物种的影响，并计算了所有可能岩心对之间的Bray-Curtis相似性。我们使用非参数相似性分析来测定近区岩心的动物群是否与远区岩心的不同。


鉴于本研究的探索性质，我们在任何分析中均未对多重检验进行校正。


3. 结果


3.1. pH


当我们注入二氧化碳时，它在容器中可见，但当我们29天后返回时，在容器中或海底都看不到二氧化碳。我们推断它已溶解到上覆海水中，而比普通海水密度略高的富二氧化碳海水流过了容器附近的沉积物。在后续实验中测得的一个原位pH剖面支持这一观点。

图3. 孔隙水pH值剖面图显示，距最近二氧化碳容器约2米处（○）的pH值显著低于约40米处（●）。


本实验中某些岩心的pH剖面或多或少是垂直的，表明采样或回收过程中发生了一些混合。这种无意的混合并未掩盖近区和远区岩心孔隙水pH值的显著差异。远区岩心的pH值聚集在7.7左右，这对于该区域和深度是一个合理的数值。近区岩心的pH值聚集在6.9左右。近区和远区岩心的测量值没有重叠。


3.2. 易感性在物种间的分布


与深海猛水蚤的典型情况一样，研究地点0-3厘米层存在大量物种，且许多物种稀有。我们根据合并的0-5毫米和5-10毫米层数据，为34个可检验物种计算了远区与近区岩心之间平均腐烂阶段差异的95%置信限。有18个物种在近区岩心中的腐烂程度显著高于远区岩心。出乎意料的是，有一个物种的腐烂程度显著更低。许多物种对的置信区间不重叠，因此许多物种对富二氧化碳海水的易感性存在差异。


3.3. 物种在近区和远区岩心间的深度差异


在近区和远区岩心中均存在的42个物种中，有10个物种在近区岩心中的加权平均深度大于在远区岩心中的。其中5个物种出现在足够多的岩心中，可以进行可能检测到显著性差异的检验，但没有一个物种在近区岩心中的深度显著大于在远区岩心中的。


3.4. 检测干扰利用物种


0-5毫米和5-10毫米合并层的数据包含了19个在近区岩心采集时似乎存活的物种。其中，有10个物种在近区岩心中的丰度高于在远区岩心中的，但只有4个物种出现在足够多的岩心中，使得可能检测到显著性差异。对于这些物种，其近区岩心中的平均丰度与远区岩心相比均无显著差异。


3.5. 物种组成比较


近区和远区岩心动物群之间差异达到或超过观测值的偶然概率为0.615，不显著。