科學家表示，氣候變遷正驅動北極海發生一場重大的、可能永久的轉變，從根本上擾亂了海洋食物鏈。
根據一項新研究，北極海冰的快速消融已大幅降低了硝酸鹽的水平，而硝酸鹽是構成該地區生態系統基礎的浮游生物生長所必需的營養素。研究人員警告，這種轉變可能會影響從魚類、海鳥到海洋哺乳動物的各種生物，同時也會削弱北極海吸收大氣中碳的能力。
研究發現，北極地區大片曾經被海冰遮蔽的淺水區，現在暴露在更多的陽光下。這種增加的暴露似乎加速了從海水中去除硝酸鹽的自然過程。
由於浮游生物依賴硝酸鹽生長，較低的營養水平可能會減少北極生態系統所能維持的生命量。
北極水域硝酸鹽水平下降
近年來，科學家們觀察到北極野生動物種群發生了重大變化，但其根本原因尚未完全了解。愛丁堡大學的研究人員透過檢視從弗拉姆海峽收集的二十多年海洋採樣數據，試圖找出答案。弗拉姆海峽是北極水流進入大西洋的關鍵通道。
他們的分析顯示，大約從 2009 年開始出現了一個清晰的轉折點。從那時起，離開北極的水中的硝酸鹽水平穩步下降。研究人員表示，這個時間點與北極海冰損失急劇加速的時間點非常吻合。
該團隊得出結論，海冰縮小加劇了一個稱為「底棲反硝化作用」的過程。在這個過程中，硝酸鹽在淺海海底區域被轉化為氮氣。這些大陸棚區域幾乎佔據了北極海的一半。
科學家表示，結果是北極的營養平衡發生了重大變化。
較小的浮游生物和較弱的食物鏈
研究人員警告說，未來硝酸鹽貧乏的條件可能會有利於較小的浮游生物物種。這很重要，因為較小的浮游生物通常支撐的食物網生產力較低，為食物鏈中較大的海洋動物提供的能量和食物較少。
其後果可能超出北極本身。浮游生物也透過光合作用幫助從大氣中去除二氧化碳，這意味著浮游生物生長減少可能會削弱海洋儲存碳的作用。
由於這種轉變與持續的海冰消融有關，研究人員認為北極海不太可能恢復到以前的狀態。
該團隊表示，需要更多的研究來了解這些變化如何影響其他地區的海洋生態系統，包括北大西洋和重要的商業漁業區。
這些發現發表在期刊《通訊：地球與環境》（Communications Earth & Environment）上。這項研究得到了英國國家環境研究委員會（NERC）「變遷中的北極海」（Changing Arctic Ocean）項目的支持。
挪威極地研究所、蘇格蘭海洋科學協會、丹麥技術大學以及德國阿爾弗雷德·韋格納研究所的研究人員也對這項工作做出了貢獻。
愛丁堡大學地球科學學院的博士生 Marta Santos-García 共同領導了這項研究，她說：「多年來，人們預計北極海的海冰損失會增加浮游植物的生長，因為更多的陽光可以到達表層水域。我們的研究結果表明，這種關係已經改變：北極海似乎已從一個主要受光照限制的系統，轉變為一個日益受硝酸鹽限制的系統，這對海洋生態系統、食物鏈以及北極在全球氣候中的作用產生了深遠的影響。」
愛丁堡大學地球科學學院的教授 Raja Ganeshram 領導了這項研究近二十年，他說：「我們報告的變化表明，北極海生態系統在 2009 年左右越過了一個臨界點。這種變化如何透過食物鏈層層傳遞需要密切監測，因為這對我們，包括北大西洋的商業漁業，都有深遠的影響。」
