APP 被譽(yù)為“海底大花園”的海山，是地球上人類最不了解的生物棲息地之一。全球有近一半的海山分布在寡營(yíng)養(yǎng)的“海洋荒漠”區(qū)，它們?cè)杏S富的漁業(yè)資源和底棲生物，為眾多物種提供了棲息場(chǎng)所，是海洋中的“生態(tài)綠洲”。
海山其實(shí)就是海面下的島嶼，在形態(tài)上與島嶼有很多相似之處。而不少島嶼上的生物種群往往來(lái)自陸地，那么海山生物又來(lái)自何處呢？為何海山能形成高生物量？以及處于“海洋荒漠”區(qū)的海山生物，“食物”從何而來(lái)？
日前，浙江省自然資源海洋二所海洋生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室海洋生物地球化學(xué)研究團(tuán)隊(duì)，利用物理-化學(xué)-生物多學(xué)科綜合的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)資料，首次揭示了寡營(yíng)養(yǎng)海區(qū)海流流經(jīng)海洋驅(qū)動(dòng)海山下游真光層內(nèi)形成高生物量，高強(qiáng)度浮游動(dòng)物晝夜遷移及其驅(qū)動(dòng)的高效有機(jī)質(zhì)輸出過(guò)程。
據(jù)悉，相關(guān)成果以“Seamounts Generate Efficient Active Transport Loops to Nourish the Twilight Ecosystem”為題發(fā)表于《Science Advances》。
傳統(tǒng)的海山增產(chǎn)理論指出，海山區(qū)復(fù)雜的水動(dòng)力過(guò)程會(huì)促進(jìn)真光層內(nèi)營(yíng)養(yǎng)鹽供給和初級(jí)生產(chǎn)響應(yīng)，即“海山效應(yīng)”。但這一過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)能否沿食物鏈傳遞至更高營(yíng)養(yǎng)級(jí)，以及是否為深層生態(tài)系統(tǒng)提供了能量和物質(zhì)來(lái)源仍不清楚。
針對(duì)以上問(wèn)題，該研究聚焦于流場(chǎng)-地形-上層初級(jí)生產(chǎn)和有機(jī)質(zhì)輸出這一主線，對(duì)海山上層的生物地球化學(xué)過(guò)程開(kāi)展了多學(xué)科綜合調(diào)查與研究。
研究團(tuán)隊(duì)利用自主集成的多參數(shù)生化剖面儀：包括溫鹽深儀（CTD）、原位紫外硝酸鹽儀（Deep SUNA）、熒光傳感器和水下粒子成像儀（UVP）等，獲取了南海憲北海山的水動(dòng)力環(huán)境參數(shù)、營(yíng)養(yǎng)鹽含量與擴(kuò)散通量、浮游植物生物量、橈足類浮游動(dòng)物生物量和顆粒有機(jī)碳（POC）輸出通量的時(shí)空變化特征。
研究結(jié)果顯示，海山下游流場(chǎng)、地形和生態(tài)的耦合作用創(chuàng)造了一條有機(jī)質(zhì)從生產(chǎn)到輸出的高效通道，即浮游動(dòng)物晝夜遷移攝食介導(dǎo)的“主動(dòng)輸出環(huán)”，而這些持續(xù)快速輸出的有機(jī)質(zhì)可能為深層生態(tài)系統(tǒng)的新鮮食物來(lái)源（圖1）。
圖1 海山-流場(chǎng)作用下，浮游動(dòng)物驅(qū)動(dòng)的顆粒有機(jī)碳“主動(dòng)輸出環(huán)”概念圖 圖源：海洋二所官方微信公眾號(hào)
該研究將這一結(jié)果拓展到北太平洋副熱帶流渦區(qū)（North Pacific Subtropical Gyre, NPSG），估算海山對(duì)有機(jī)碳輸出的貢獻(xiàn)。
結(jié)果顯示，雖然淺海山（<208米）僅占NPSG海域面積的0.74%，卻貢獻(xiàn)了該海域2.1~3.8%的有機(jī)質(zhì)輸出通量。進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了海山在寡營(yíng)養(yǎng)海域具有更高的生物泵輸出效率，在海洋生物連通性、漁業(yè)資源等方面發(fā)揮著不可替代的作用。
該研究為認(rèn)識(shí)海山生態(tài)系統(tǒng)的形成機(jī)制提供了新的認(rèn)識(shí)，指出不同于中尺度渦旋等引起的短期偶發(fā)、移動(dòng)的增產(chǎn)現(xiàn)象，海山矗立于固定位置能持續(xù)促進(jìn)浮游植物旺發(fā)和有機(jī)質(zhì)高效輸出，滋養(yǎng)海山中深層和底棲生態(tài)系統(tǒng)，形成真光層與深海聯(lián)動(dòng)的立體生態(tài)綠洲。
論文第一作者為海洋二所與上海交通大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士生王新洋，共同通訊作者為海洋二所陳建芳研究員和李宏亮研究員，合作者包括海洋二所張靜靜副研究員、張東聲研究員、謝曉輝研究員，中山大學(xué)謝偉教授、殷克東教授，索邦大學(xué)Diana Ruiz-Pino教授和海南大學(xué)高樹基教授。
