UVP助力海洋二所专家揭秘寡营养区海山生态绿洲形成机制

日前，自然资源部第二海洋研究所专家通过调查研究，首次揭示了寡营养海区海流流经海山地形时，驱动海山下游真光层内形成高生物量，高强度浮游动物昼夜迁移及其驱动的高效有机质输出过程，为认识海山生态系统的形成机制提供了新的认识。法国HYDROPTIC公司的UVP水下颗粒物和浮游动物图像原位采集系统在此研究中发挥了重要作用。

研究背景

全球有近一半的海山分布在寡营养的“海洋荒漠”区，它们孕育着丰富的渔业资源和底栖生物，为众多物种提供了栖息场所，是海洋中的“生态绿洲”。虽然海山的重要性已从不同方面得到充分认识，但海山“生态绿洲”形成的潜在机制，特别是其营养来源却仍然不确定，并受到相当大的争论。

传统的海山增产理论指出，海山区复杂的水动力过程会促进真光层内营养盐的供给和初级生产响应，即“海山效应”。但这一过程中产生的有机质能否沿食物链传递至更高营养级，以及是否为深层生态系统提供了能量和物质来源却仍不清楚。为了揭示海山“生态绿洲”的形成机制，了解地形影响下海山“生态绿洲”颗粒性有机物的产生过程和沿流输出路径的动态变化显得至关重要。

针对上述问题，海洋二所的研究团队聚焦于流场-地形-上层初级生产和有机质输出这一主线，对海山上层的生物地球化学过程开展了多学科综合调查与研究。

研究方法

此次调查于2021年9月14日至24日，在南海盆地中部的宪北海山（图1）展开。

综合野外观测过程中，研究团队利用自主集成的多参数生化剖面仪对调查地点进行数据采集和观测。其中搭载的UVP水下颗粒物和浮游动物图像原位采集系统（法国，HYDROPTIC品牌，图2）在水下原位获取了桡足类浮游动物的生物量和颗粒有机碳（POC）输出通量的时空变化特征，为理解该海山区域生态系统的能量流动和生物地球化学循环提供了重要数据。

研究结果

研究结果显示，海山下游流场、地形和生态的耦合作用创造了一条有机质从生产到输出的高效通道，即浮游动物昼夜迁移摄食介导的“主动输出环”，而这些持续快速输出的有机质可能为深层生态系统的新鲜食物来源（图3）。

该研究将这一结果拓展到北太平洋副热带流涡区（North Pacific Subtropical Gyre, NPSG），估算海山对有机碳输出的贡献。结果显示，虽然浅海山（<208米）仅占NPSG海域面积的0.74%，却贡献了该海域2.1~3.8%的有机质输出通量（图4）。进一步强调了海山在寡营养海域具有更高的生物泵输出效率，在海洋生物连通性、渔业资源等方面发挥着不可替代的作用。

研究结论

在本研究中，海洋二所的专家首次揭密了寡营养区海山生态绿洲的形成机制，UVP在此过程中提供了重要数据。

未来，随着技术的不断进步和应用的深化，UVP系统有望在更多海洋科学领域发挥重要作用，促进人类对海洋的深入探索和认知。

文章信息

1.Wang X, Li H, Zhang J, et al. Seamounts generate efficient active transport loops to nourish the twilight ecosystem[J]. Science Advances, 2024, 10(26): eadk6833.