北极是地球系统的重要组成部分，也是欧亚、北美和亚太地区各国彼此来往的前线^[1]。在过去的30年里，气候变暖造成全球温度平均上升约0.2 ℃，而北极地区温度的上升具有突变性，其变化是这一数据的两倍^[2]，由此引发的生态系统的突然变化在海洋底栖生态系统中也有所反应^[3]。底栖生物可充分利用水层沉降的有机碎屑，并通过营养关系促进有机物质的分解，在沉积物-水层界面的生物地球化学循环中起着重要的作用^{[4, 5]}。同时，底栖生物的研究在渔业、环境科学以及海洋地质中均具有重要意义^[6]。1991年，美国学者Carey^[7]综述了从阿拉斯加到西部格陵兰北美大陆架上底栖生物的生活史及其食物的来源；2005年，德国学者Piepenburg^[8]综述了整个北极底栖生物研究的成果、热点及前景。通过对特定主题文献数量的统计，同样有助于了解其科学发展的状况^[9]。本文以Science Citation Index Expanded (SCI-E)数据库为数据源，检索1991年至2012年期间全球北极底栖生物研究文献，通过计量分析文献的年度、国家、研究机构、作者、期刊和学科等的分布特征，揭示全球北极底栖生物研究现状，把握研究前沿，了解不同国家研究实力，为提升中国北极底栖生物研究的国际竞争力提供科学参考。

参考Carey^[7]、Piepenburg ^[8]有关北极地区的界定范围，结合《世界地图》^[10]，确定了46个限定北极地区范围的检索词，包括了北冰洋、及其边缘海、海湾、海峡以及北极群岛和西北航道；利用全国科学技术名词审定委员会公布的《海洋科技名词》^[11]及中国台湾中央研究院生物多样性研究中心的“两岸生态学名词翻译查询编修系统”^[12]，确定了30个与底栖生物相关的检索词，包括底栖生物、底栖动物、巨型底栖生物、大型底栖生物、小型底栖生物、微型底栖生物及其它们所包括的主要类群。

以Thomson Reuters的Web of Science的SCI-E数据库为数据源，利用检索式：TS=(Arcti^* or "North Pol^*" or "Greenland Sea" or "Norwegian Sea" or "Barents Sea" or "White Sea" or "Kaka Sea" or "Laptev Sea" or "East Siberian Sea" or "Chukchi Sea" or "Beaufort Sea" or "Bering Sea" or "Labrador Sea" or "Pechora Sea" or "Lincoln Sea" or "Baffin Bay" or "Hudson Bay" or "Ungava Bay" or "Frobisher Bay" or "Cambridge Bay" or "Melville Bay" or "MacKenzie Bay" or "Gulf of Ob" or "Gulf of Boothia" or "Amundsen Gulf" or "Kaka Strait" or "Laptev Strait" or "Bering Strait" or "M′Clure Strait" or "Hudson Strait" or "Davis Strait" or "Denmark Strait" or "Melville Sound" or "Smith Sound" or "Kotzebue Sound" or "Scoresby Sound" or "Cumberland Sound" or "Jones Sound" or "Lancaster Sound" or "Foxe Channel" or "M′Clintock Channel" or "Robeson Channel" or "Fisher Channel" or "Foxe Basin" or "Arctic Archipelago" or "Northwest Passage") and TS=(benth^* or zoobenth^* or demersal or "bottom fauna^*" or endobenth^* or endofaun^* or endozoobenth^* or infaun^* or epibenth^* or epifaun^* or epizoobenth^* or epibiont^* or epibiosis or nektobenth^* or epipsammon^* or macrobenth^* or macrofaun^* or macrozoobenth^* or megabenth^* or megafaun^* or megazoobenth^* or meiobenth^* or meiofaun^* or meiozoobenth^* or microbenth^* or microfaun^* or microzoobenth^* or foraminifer^* or "free living marine nematode^*" or "harpacticoid copepod^*")，检索1991年至2012年的相关文献。检索时间为2013年1月21日。

检索所获得的2525篇文献，包括10种文献类型，主要的类型是研究论文2127篇(占84%)、综述文献196篇(占7.8%)和会议论文180篇(占7.1%)。其他7种类型的文献共22篇，仅占0.88%。研究论文包括了方法、结果、结论和参考文献，是最主要的文献形式，将作为本文统计分析的数据来源。2127篇研究论文使用了5种语言，其中英语2052篇(占96%)、俄语68篇(占3.2%)、法语5篇、葡萄牙语和西班牙语各1篇。

数据处理时将英格兰(England)、苏格兰(Scotland)、北爱尔兰(North Ireland)和威尔士(Wales)发表的论文统一并入英国(UK)；俄罗斯(Russia)的论文包括俄罗斯(Russia)和苏联(USSR)发表的论文；丹麦(Denmark)的论文包括丹麦(Denmark)和格陵兰岛(Greenland)发表的论文；中国论文统计了中国大陆和中国香港地区所发表的论文。

研究论文合作形式的确认通过识别作者的地址来实现。如果研究人员的地址表明他们来源于同一个国家，该论文被认为是“独立国家论文”；“国际合作论文”是指合作研究人员来源于不同国家的论文；如果研究人员的地址表明他们来源于同一个研究机构，该论文被认为是“独立机构论文”；“合作机构论文”是指合作研究人员来源于不同机构的论文^[13]。

影响因子是指某年引用某期刊前两年论文的总次数与前两年该期刊发表的论文总数的比值，它是国际上通行的期刊评价指标^[14]。h指数是指一个国家(或机构、科研人员)最多有h篇论文分别被引用了最少h次，该值越高，表明它的论文影响力越大^[15]。本文还采用第一作者论文数量和通讯作者论文数量两个参数来表征国家、研究机构或个人的研究影响力。

表 1显示了1991—2012年北极底栖生物研究论文逐年的发文量变化以及论文的一些特征参数。论文数量从1991年的33篇增加到2012年的174篇，增长了5.3倍。其中，2007—2012年期间，即第四次国际极地年(IPY4)启动之后^[1]，论文数量变化幅度较大。22年论文的篇均作者数为3.7人，从2005年之后，篇均作者数超过了这个数值，1991年篇均作者为2.8人，2012年为4.6人，增长了1.6倍。22年论文的篇均参考文献数为54篇，从2008年之后，篇均参考文献数超过了这个数值，1991年篇均参考文献为40篇，2012年为62篇，增长了1.6倍。上述的结果表明了该领域研究涉及的人力资源在逐渐增加，所做的研究需要借鉴他人更多的方法或成果，也说明研究项目的关联度在逐渐提高。22年论文总的篇均被引次数为18.31，从2007年之后，篇均被引次数却低于这个数值。

鉴于北极对于全球气候环境、经济、资源甚至军事等方面的重要意义，北极对全球的影响早已超越了其地理的界定^[16]，极地科学考察与研究活动的国际化也就成为必然^[1]，2127篇底栖生物研究论文共涉及了58个国家或地区，也说明了这一点。发文量前20位的国家以及他们研究论文的特征参数见表 2。这20个国家中，包括了北极理事会的成员8个(俄罗斯、加拿大、美国、挪威、丹麦、冰岛、瑞典和芬兰)、已有的北极理事会永久观察员6个(法国、德国、荷兰、波兰、西班牙和英国)以及2013年5月15日新批准加入的北极理事会正式观察员3个(日本、意大利和中国)。成立于1996年的北极理事会是8个沿北极圈分布的国家间关于北极事务的政府间论坛，其中，北冰洋沿岸国家丹麦、俄罗斯、美国、加拿大和挪威五国又构成了北极国际合作的内核(硬核)^[16]，这种等级差序结构，在表 2中也有所体现。位于前7位的美国、德国、加拿大、挪威、俄罗斯、英国和丹麦，他们完成的论文总量，显著高于其他13个国家的论文数量。其中，美国的论文总量为575篇，占全球总发文量的27%，其论文的h指数、独立国家论文数量、国际合作论文数量、第一作者论文数量和通讯作者论文数量指标也处于绝对优势地位；德国作为北极理事会观察员国家，其论文数量和论文h指数(48)排列第二位；俄罗斯合作完成的论文数量仅占36%，是所有国家中该参数最低的，其论文的h指数为25，在前7个国家中也是最低的。进一步的研究表明，俄罗斯所发表的总共345篇研究中，有68篇为俄语论文，占20%，这可能是造成俄罗斯论文引用率偏低的主要原因。

从表 2中还可以看出，加拿大和俄罗斯以独立完成论文为主，美国、德国和日本合作论文数量与独立完成数量基本相当，其余15个国家的合作论文数量占其总论文量的比例在58%—87%之间。发文量前20位的国家与北极理事会成员国间具体的合作论文数以及合作论文数量占该国总论文数量的百分比见表 3。从表中可以得出，北极理事会成员之间中，除了俄罗斯和冰岛没有合作外，其余国家间都建立了合作关系。其中，作为北美板块的美国和加拿大之间合作论文数量最多达74篇，该数值占加拿大总论文数量的21%，占美国总论文数量的13%；第二，美国、挪威、加拿大和丹麦是北极底栖生物合作的最主要国家，他们与发文量前20位的国家都建立了合作关系。其中挪威与20个国家的合作论文数均占到合作国总论文数的5%以上。第三，德国作为北极理事会观察员，它与俄罗斯、美国这两个代表不同地域利益的国家保持同等力量的合作关系，表明了它在北极国际合作中的特殊作用。

研究论文共涉及1364个机构，发文量在1—5篇的有1212个机构,发文量在6—10篇的有63个机构，发文量在11—20篇的有50个机构，大于20篇的有39个机构。发文量前20位的研究机构见表 4。就国家层面来说，合作是北极底栖生物研究的主要形式，20个机构所发表的论文中合作完成的论文数量比例均超过55%。除了俄罗斯科学院和莫斯科国立大学外，18个机构合作完成的论文数量占其总论文数量的比例均接近或超过了70%。进一步分析发现只有加拿大海洋渔业局、美国国家海洋和大气管理局、挪威海洋研究所和美国地质调查所4个行政单位的国内合作论文数量大于国际合作论文数量，其他16个大学或研究所以国际机构合作发表论文占多数，特别是俄罗斯科学院、德国阿尔弗雷德魏格纳极地海洋研究中心、挪威特罗姆瑟大学和丹麦奥胡斯大学，发表的国际机构合作论文数量大于国内机构合作论文数量的两倍以上。

俄罗斯科学院、莫斯科国立大学、波兰科学院、加拿大魁北克大学和美国国家海洋和大气管理局五个研究机构的第一作者论文数或通讯作者论文数比例超过60%。对于实验科学研究而言，论文第一作者在完成实验和论文手稿的写作方面做出了主要的贡献^[17]。通讯作者在研究方案设计、技术路线制定与实施和论文写作的完成方面有贡献突出。两者是论文完成的最主要贡献者。在国家或研究机构层面，通讯作者所属的国家或机构一般是研究的原创单位^[18]。上述的研究结果表明了这些机构在合作研究中的主导地位。

俄罗斯科学院发文量高居榜首，发文量占全球论文数量的9.4%，但是，其论文的篇均被引频次排列在第18位，h指数排在第10位。莫斯科国立大学和波兰科学院论文的篇均被引频次和h指数在表中的排列是最低的。这三个机构的发文量大，但论文影响力相对较弱。德国阿尔弗雷德魏格纳极地与海洋研究中心和基尔大学论文的h指数最高为32，基尔大学篇均被引频次也排列第一；此外，挪威的特罗姆瑟大学和卑尔根大学、丹麦的奥胡斯大学和哥本哈根大学以及美国的科罗拉多大学，其论文的篇均被引频次和h指数也相对较高，表明这些机构的论文质量高，影响力大。

在排名前20名的研究机构中，美国有6家，它们的发文量占到美国总发文量的47%；德国、加拿大和挪威各有3家，它们的发文量分别占到本国发文量的63%、41%和61%。俄罗斯和丹麦各有家2家，它们的发文量分别占到本国发文量的72%和78%；波兰科学院发文量占到本国的83%，表明世界北极底栖生物研究的主要国家研究力量都十分集中。这里所列的20家研究机构中有7家，即俄罗斯科学院、阿尔弗雷德魏格纳极地与海洋研究中心、特罗姆瑟大学、阿拉斯加州费尔班克斯大学、美国国家海洋和大气管理局、科罗拉多大学和华盛顿大学也出现在刘芳等^[19] 2007年对北极研究文献的定量分析研究中，表明在研究北极的主要国家中，底栖生物的研究是一个重要的研究方向。

北极底栖生物研究论文共涉及325种期刊。发表1—10篇的期刊有273种；发表11—30篇的期刊有37种。发文量居前15位的期刊见表 5。美国和荷兰出版的期刊各有4种，德国有3种，英国、加拿大、丹麦和俄罗斯各有1种。这15种期刊，占全部期刊总数的4.6%，但共发文859篇，占全部论文文献的40%，可以看做是刊载该领域研究论文的核心期刊。据2012 Journal Citation Reports (JCR)自然科学版数据，德国发行的期刊Polar Biology，在涉及生态学所有136种期刊中排列第66位，在生物多样性保护学科的40种期刊中排列第14位，其影响影子在表 5中排列仅第11位，但其发文量最大，是该领域科学研究产出的主要载体。同时该期刊也是刊载中国南北极研究的主要期刊^[9]。在表 5中，h指数值最高的期刊是影响因子为2.546的Marine Ecology Progress Series，该期刊涉及生态学、海洋和淡水生物学以及海洋学学科领域。这两种期刊发表该领域的论文数量在1991—2006之前基本相当且数量较少(都没有超过10篇)，但从2007年开始，发表在Polar Biology上的论文数量明显上升(图 1)。

图 1 Polar Biology和Marine Ecology Progress Series逐年发文量的比较 Fig. 1 Comparison of the growth trends of two journals published the most productive articles

图选项

1991—2012年SCI-E数据库北极底栖生物研究论文共涉及44个学科，表明了底栖生物研究方向的广泛性。图 2显示了论文数量超过400篇的4个学科数量的逐年变化，即，海洋与淡水生物学、海洋学、生态学和多学科地球科学。从图中可以看出，1991年到2008年期间，海洋与淡水生物学学科基本是每年研究最活跃的领域，其论文总量为总论文数量的31%，但在2009—2012的4年间，4条曲线上下交叉，优势不再明显。生态学学科数量波动最为明显。

图 2 比较北极底栖生物研究论文中涉及最多的4个学科数量的逐年变化 Fig. 2 Comparison of the growth trends of the top four subject categories during 1991—2012

图选项

研究论文共涉及4697位作者，发文量1篇的有3465个作者，发文量在2—5篇的有1075个作者，发文量在6—10篇的有104个作者，发文量在11—20篇的有42个作者，发文量最多的前20名作者如表8所示。这20名作者中来自美国和德国的各5名，挪威的4名，加拿大和波兰各2名，丹麦1名，从国家层面上也说明美国、德国、挪威、加拿大、波兰和丹麦是该领域主要的研究国家。从机构层面分析，科罗拉多大学(美国)、特罗姆瑟大学(挪威)、魁北克大学(加拿大)、基尔大学(德国)和波兰科学院(波兰)5所机构都各有2名学者进入前20位的作者行列，表明它们在该领域的研究实力。以发文量、第一作者论文数量和通讯作者论文数量考量，科罗拉多大学的Andrews JT、特罗姆瑟大学(挪威)的Rasmussen TL和波兰科学院的Wlodarska-Kowalczuk M排列于前三位。

中国目前是国际北极科学委员会成员国和北极理事会正式观察员。从1999年第一次北极科学考察开始，到2012年底，我国共进行了5次北极科学考察。目前已形成了学科齐备的极地研究队伍，具备了装备先进的技术支撑条件，在白令海、楚科奇海、波弗特海、加拿大海盆和马卡若夫海盆进行了广泛的考察^{[20, 21]}，并获取了大量研究成果，到2013年9月共出版《中国北极科学考察报告》5册。但有关北极底栖生物的研究还相对薄弱。1991—2012年SCI-E数据库统计表明，中国北极底栖生物研究最早的论文见于2000年，到2012年共有24篇论文发表。由于样本量很少，无法进行深度的统计分析，这里只提供简单的数字。

24篇论文共涉及14个国家、72个机构(其中国外机构49个)和127个作者，表明我国该领域研究的高度开放性和研究力量的绝对分散性。我国与除了芬兰之外的北极理事会所有成员建立了广泛的合作，合作次数较多的3个国家是丹麦、美国(分别有6次)和冰岛(5次)(表 3)。我国学者独立完成论文有3篇。合作的21篇论文中，中国学者作为第一作者的论文有10篇，表明合作研究中我国处于相对从属的地位。24篇论文中，有15篇发表在2010—2012年，表明了北极底栖生物的研究近年有加强的趋势，发表年限短可能也是造成中国论文篇均被引频次和h指数相对较低的原因(表 2)。24篇论文涉及12个学科，主要围绕古生物学(有9篇)研究方向展开，生态学、地质学(各有5篇)和海洋与淡水生物学(有4篇)研究方向也有所涉猎。24篇论文发表在19种期刊上，有22篇论文发表在国外出版的期刊，Marine Micropaleontology刊载最多为3篇；以中国科学院为第一机构和通讯机构并和英国的利物浦大学合作完成的论文“Delayed build-up of Arctic ice sheets during 400000-year minima in insolation variability”2012年发表在Nature上。

北极大气、海洋、陆地、生态和社会的变化关乎中国的可持续发展^[22]。北极地区蕴藏着丰富的能源、矿藏和生物资源，全球气候变暖使北极地区各国开始重视北极的开发。北极生态系统和环境污染将始终是北极研究的热点问题之一^[23]。应该充分认识北极底栖生物研究的重要性、现状和特点，在今后的研究中整合力量，凝练学科方向，拓展考察空间，提升研究水平，积极与北极理事会及相关国家务实合作，共同研究北极环境与可持续发展等诸多问题，在北极环境保护方面发挥应有的积极作用。