日前，自然資源部第二海洋研究所專家通過調(diào)查研究，首次揭示了寡營養(yǎng)海區(qū)海流流經(jīng)海山地形時(shí)，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)輸出過程，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)。法國HYDROPTIC公司的UVP水下顆粒物和浮游動(dòng)物圖像原位采集系統(tǒng)在此研究中發(fā)揮了重要作用。

研究背景

      全球有近一半的海山分布在寡營養(yǎng)的“海洋荒漠”區(qū)，它們孕育著豐富的漁業(yè)資源和底棲生物，為眾多物種提供了棲息場所，是海洋中的“生態(tài)綠洲”。雖然海山的重要性已從不同方面得到充分認(rèn)識(shí)，但海山“生態(tài)綠洲”形成的潛在機(jī)制，特別是其營養(yǎng)來源卻仍然不確定，并受到相當(dāng)大的爭論。

      傳統(tǒng)的海山增產(chǎn)理論指出，海山區(qū)復(fù)雜的水動(dòng)力過程會(huì)促進(jìn)真光層內(nèi)營養(yǎng)鹽的供給和初級生產(chǎn)響應(yīng)，即“海山效應(yīng)”。但這一過程中產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)能否沿食物鏈傳遞至更高營養(yǎng)級，以及是否為深層生態(tài)系統(tǒng)提供了能量和物質(zhì)來源卻仍不清楚。為了揭示海山“生態(tài)綠洲”的形成機(jī)制，了解地形影響下海山“生態(tài)綠洲”顆粒性有機(jī)物的產(chǎn)生過程和沿流輸出路徑的動(dòng)態(tài)變化顯得至關(guān)重要。

圖2 最新版水下顆粒物和浮游動(dòng)物圖像原位采集系統(tǒng)（UVP6-HF）

研究結(jié)果

研究結(jié)果顯示，海山下游流場、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)的新鮮食物來源（圖3）。

圖3 海山-流場作用下，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

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（圖4）。進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了海山在寡營養(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。

圖4 NPSG海山分布及峰頂高度分布圖