广东
大鹏湾海洋综合试验场内，海面波光粼粼，水下暗场成像仪（IPP）静静地搭载在浮排的水下仪器架中，镜头朝向海底。每隔3秒，仪器便自动“按下”快门，捕捉百微米级浮游生物的瞬间姿态，影像经由无线信号传回陆地，汇成一片肉眼难见的水下微观天地。这是中国科学院深圳先进技术研究院正高级工程师李剑平博士团队的科研日常，他们把显微镜搬入海洋，为浮游生物做“原位写真”，解锁海洋生态的隐秘密码。
李剑平团队研发的浮游生物原位成像仪悬在浮标上
把显微镜搬入深蓝
看似透明的海水，每一滴都蕴藏着一个微观世界。假如1毫升海水中有1只桡足类浮游动物，则其总量就达到了4×10的21次方个，换算成生物量，大约是人类的500倍，而桡足只是浮游生物中的冰山一角。地球表面70.8%的面积被海水覆盖，浮游植物贡献了地球50%的氧气，地球其实是一个名副其实的浮游生物星球。
尖笔帽螺
“地球最大规模的动物迁徙，实际上是海洋中浮游动物的昼夜垂直迁徙。我们像人口普查一样，对一个海区，一段时期甚至全球的浮游生物的种类、数量、分布、生理状态和相互作用进行观测研究，就可以有效预测生态灾害。在IPP研制时的海试期间，我们就遇到了大亚湾海域历史上一次著名的尖笔帽螺暴发事件。经IPP采集图像数据统计，当时尖笔帽螺的丰度达到了每立方米近3500只。”李剑平说。这次成功的监测发生在2020年，是IPP早期能力的一次有力证明。
大亚湾海域尖笔帽螺暴发
长期以来，科研人员靠网采、瓶采获取样品，经化学固定后镜检。不仅流程繁琐、破坏生物原貌，导致标本失色、残缺，试剂挥发还危害操作者健康，难以还原浮游生物的真实状态。
“工欲善其事，必先利其器，硬件创新是我们探索深蓝的‘硬实力’。”李剑平说。在国家重点研发计划等项目支持下，经过多年不懈攻关，李剑平团队研制出可以在海面锚系浮标下长期工作的水下暗场成像仪IPP，寓意着“能够对浮游生物成像的海洋探针”，实现原位观测活体浮游生物。
守护海洋与核电安全
这台仪器看似其貌不扬，却在水下犹如“鹰眼”，为科研团队打开了更广阔的微观视角。IPP采用了精准的光学成像系统，能更准确测量浮游生物尺寸，360°环形的照明灯、抗生物附着措施等设计，提升了成像的性能。样机在深圳大亚湾海域的鱼排下通过四次海试，累计获取上百万张各类浮游生物的优质图像，为后续软件团队开发算法储备了数据。
李剑平在海上浮排工作到深夜 ，测试部署浮游生物原位成像仪
有了IPP的帮助，“软实力”也开始发挥关键作用，李剑平团队组建精干的软件算法开发团队，扎根海域实地监测的同时，经过学生标注、专家校正、机器迭代，将涵盖了超过110类浮游生物和颗粒物的5万张图像采集入库，构建起中国首个海洋中大型浮游生物原位图像数据库DYB-PlanktonNet。
“我们携带最新装备进入更多海域，通过观测陆续看到了多种可能会导致核电站冷源取水堵塞的致灾生物，如束毛藻、球形棕囊藻、夜光藻、毛虾、球形侧腕水母等，我们把它们叫做‘六魁首’。”李剑平介绍。目前这些生物图像已纳入数据库，让IPP具备针对性监测能力，为核电安全提供保障。
随着海洋探索不断深入，IPP的服役步伐也在稳步扩大：2024年初，它被部署在大鹏湾海域的“合作者号”海洋波浪能生态浮标上；2025年初，它又被部署于大鹏湾南澳海上综合测试场，持续拓展观测视野。这些新的部署，一方面是为了让仪器在真实、复杂的海洋环境中不断测试、磨合、完善，使其变得更加可靠和智能；另一方面，也为深圳“美丽海湾”的生态监测与保护，持续贡献着宝贵的一手数据。
采写 | 读特&深圳晚报记者 魏羽辰
编辑 | 冯进容
审读 | 徐超先
二审 | 蔡志军
三审 | 王 博
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