【信息】海洋科技动态

　　（一）俄罗斯调查船完成北大西洋航次任务，开展洋中脊地质和地球物理场研究

　　7月7日—8月15日，俄罗斯Akademik Nikolai Strakhov号调查船执行其第53航次任务，对大西洋查理吉布斯和麦克斯韦断裂带之间的洋中脊进行全面的地质和地球物理调查，获取大洋洋壳、岩浆-构造及地球动力学方面的新数据。该航次为俄罗斯科学院“北大西洋MAR中轴和侧翼部分的板内构造、岩浆和热液变质现象”项目任务，来自俄罗斯科学院地质研究所、希尔绍夫海洋研究所及加里宁格勒国立大学的15名科学家参加。

　　调查船使用多波束测深系统精确测量海底地形，采集亚速尔群岛地幔柱对洋中脊产生影响区域的洋壳结构数据，测试洋中脊玄武岩地球化学特征，通过磁异常条带确定海底年龄，调查表层沉积物特征及分布。航次初步成果丰富，包括发现北大西洋洋中脊内一段400公里长的裂谷，查明裂谷东西部的大致岩石组成；发现疑似海底热液区造成的上升羽流；发现辉长岩出露点；发现一段具有扩散性质的线性磁异常，可能暗示洋壳不稳定开张或构造活动叠加；发现调查区洋中脊内有两段走向不同的亚脊。

　　Akademik Nikolai Strakhov号调查船建于1985年，船长75.7米，排水量2685吨，可容纳42人（含科学家）。

　　（二）德国不来梅大学在北大西洋发现海底热液区，温度超过300℃

　　7月6日—8月3日，德国不来梅大学海洋环境科学中心（MARUM）利用MARUM-QUEST号科考船执行德国MSM 109科考航次，对格陵兰岛和斯匹次卑尔根岛之间的Knopovich海脊进行调查，探索海底热液活动，调查深海生态系统。该航次新发现1个海底热液区，规模约1000米×200米，水深约3000米，发育多个热液喷口，热液温度超过300℃。科学家将此命名为“Jøtul”热液区，最大的热液喷口命名为“Yggdrasil”。通过ROV近距离观察，发现热液区喷出的热液伴随着白色沉淀物、絮状微生物群落及小型生物，沉积形成了数米高小海丘。

　　Knopovich海脊是北美板块与欧亚板块的交汇地带，该处板块扩张速率极低（1.4厘米/年），其热液循环可能与正常板块边界存在差异。科学家将研究新热液区采集的数据和样品，计划两年后重返此处再次详查。

　　（三）德国破冰调查船Polarstern（极星号）结束北极科考，将起航南极

　　今年6月—8月，由德国阿尔弗雷德·韦格纳研究所（AWI）主导的北极航次完成了为期7周的科学考察，旨在更好地了解北极海冰条件、海水分层情况和气候变化对北极地区的影响，以及热通量如何影响冰川融化。该航次由Polarstern（极星号）破冰船执行，挪威斯瓦尔巴德岛以北的开阔海域和海冰边缘之间为重点调查区域。

　　调查船首次在北极海冰下部署TOP-AWI传感器平台，以目前最优的分辨率记录海冰覆盖率、海水分层、营养盐和浮游生物之间的相互作用。此外，该航次还在边缘冰区部署了浮标，以观测浮冰的变化，初步认为开阔海域的海浪对边缘冰区的海冰侵蚀、冰层融化及与海冰相关的生态系统都有重要影响。航次后期，调查船计划前往格陵兰岛Scoresby Sound峡湾，回收该区域海底观测站连续4年的记录数据。

　　（四）英国极地调查船“大卫·阿滕伯勒爵士号”实施科学试验，预计11月第二次前往南极

　　8月23日，英国南极调查局（BAS）极地调查船“大卫·阿滕伯勒爵士号”（Sir David Attenborough）于北爱尔兰贝尔法斯特港起锚，开展本年度第二阶段科学试验。试验团队将测试船上配备的多波束测深系统、海洋生物识别系统、走航式ADCP（声学多普勒流速剖面仪）及绞车等，本次试验目的为检查设备运行情况及采集数据的质量。此船共有9套绞车，线缆总长61000米，用于投放和回收CTD、底质采样器、海底摄像机和生物采样器等设备。

　　本次试验将持续1个月，调查船随后返回丹麦，于11月再次前往南极进行科学考察，预计2023年6月返回。“大卫·阿滕伯勒爵士号”为英国最新的破冰调查船，全长129米，总吨位15,000，最大载员90人，含60名科考人员。该船于2020年入列，2021年底前往南极开始首航任务，今年6月返回。

　　（五）现代大西洋鳗鱼草继承更新世时期特征，表明生态系统响应具有滞后性

　　地球上生物群落的分布受气候与生物性状之间的匹配所控制，反过来，这又塑造了相关的群落和生态系统过程。然而，这种气候-性状间的匹配又会被历史气候事件所破坏，进而对生态系统的演化造成深远影响。鳗鱼草是海洋生态系统的基础植物，广泛生长在北半球海岸线，这类植物在更新世时期（约50万年前）曾经历了地理分布和基因组成的重大转变。为探讨生物性状和生态系统如何适应气候环境的改变，美国史密斯环境研究中心的科研人员通过研究，量化了当前环境强迫和进化历史在塑造鳗鱼草的生长型及相关群落的相对重要性。结果表明，鳗鱼草的生长型和生物量基本继承了更新世时从太平洋向大西洋迁移前的特征，这反过来又影响了该生态系统内藻类和无脊椎动物的生物量，这一影响程度持平于或强于当前环境强迫程度。该研究还认为，这种表型适应性的历史滞后性可能会限制生态系统对快速人为气候变化的调整，进而影响对未来生态系统功能发展的预测。该文章近期发表于《美国科学院院刊》。

　　文章来源：Duffy J EundefinedStachowicz J JundefinedReynolds P Lundefined et al. A Pleistocene legacy structures variation in modern seagrass ecosystems[J]. Proceedings of the National Academy of Sciencesundefined2022undefined 119(32): e2121425119.

　　（六）气候变暖加速海带分解，降低海带森林的碳储效果

　　海洋中广阔的海带森林吸收了大量大气碳，其死亡后分解可为其他生物提供养分，并将碳储存于深海中，因此，海带森林的生长和死亡分解过程可影响全球长期碳存储变化。为研究影响海带分解的因素，西澳大利亚大学的科学家选取了北半球35个地点，将收集的海带碎片放在塑料笼子网袋中，置于海水4—18周，实地测量环境因素对海带碎屑分解的影响。结果表明，海水温度和初始碳含量对海带分解速率有很大影响，在较冷的海水中，海带碎片降解较慢。通过建立模型，科学家进一步发现分解速率与海带碳储相关，较慢的分解速率有利于分解后产物沉至深海并长期储存。但是随着气候变化导致全球海水变暖，海带将加速分解，从而减少长期碳储量。科学家估算，虽然海水变暖会导致海带森林在高纬度海域扩张，但仍不足以抵消其分解加速带来的碳储减少。预计到2050年，海水将升温0.4℃，届时分解海带所形成的深海碳存储量将比现在减少9%。该研究近期发表于《公共图书馆·生物学》。

　　文献来源：Filbee-Dexter K,, Feehan C J, Smale D A, et al. Kelp carbon sink potential decreases with warming due to accelerating decomposition[J]. PLoS biologyu, 2022, 20(8): e3001702.

　　（七）人类活动产生的噪声影响海洋生物，降低海洋养分循环效率

　　海洋有自己独特的声音环境，许多海洋生物会用声音进行回声定位、导航或与同类交流。近几十年来，越来越多由人类活动引起的噪音对海洋生物造成了影响，了解这一影响过程对海洋的可持续开发利用至关重要。德国的一个研究小组将甲壳类动物、贻贝和蠕虫这3种无脊椎动物放入独立的“噪音舱”中，观测它们在低频噪声中的活动变化。结果表明，虽然这些无脊椎动物缺乏听觉器官，但是在放入“噪音舱”6天之后，它们的活动都发生了不同程度的变化。甲壳类动物在沉积物中钻孔的次数显著减少，钻孔深度变浅；蠕虫的群体行为表现得更不一致；贻贝对噪声的反应则需要进一步的研究。据此推测，人为噪音会抑制海底无脊椎动物的活性和重组沉积物过程，降低海洋中的养分循环效率，进而影响到食物链中较高级鱼类的食物供应，最终对整个海洋生态系统造成危害。该文章近期发表于《环境污染》。

　　文献来源：Wang S V,Wrede A, Tremblay N, et al. Low-frequency noise pollution impairs burrowing activities of marine benthic invertebrates[J]. Environmental Pollution, 2022: 119899.

　　（八）来源于地表的溶解有机质是“深部生物圈”的主要碳供应源

　　近半世纪以来，大洋钻探和大陆沉积物/岩石圈研究揭示出地球深部存在复杂的生命形式，“深部生物圈”的发现与探索已经成为当前地质学和生物学领域的研究前沿之一。地下水含有大量的溶解有机质（DOM），为深部微生物群落提供食物来源，也是全球碳循环的关键组成。随着地下水向深层迁移，营养物质和易分解的有机质在此过程中被降解，严重限制了深部生物圈的能量供应。然而，关于这些物质的组成、相关生物利用度在深部大陆生物圈营养中所起的作用等，科学家仍然知之甚少。德国莱布尼茨海洋科学研究所（IOW）的科研人员借助瑞典波罗的海沿岸Äspö硬岩实验室（HRL），分析了不同深度、年龄和来源孔隙水中DOM的化学组成和生物群落结构，探讨深部生物圈的碳循环机制。通过对比，发现所有样本中的DOM都表现出陆源特征，即陆表来源的碳可能是供应大陆深部生物圈的主要能源。该研究还强调，地表水在渗入到地下的过程中，DOM中易分解的有机质被降解，只保留了相对难降解有机质，可能导致形成了某些特定的微生物群落。该文章近期发表于《自然·通讯》。

　　文章来源：Osterholz H, Turner S, Alakangas L J, et al. Terrigenous dissolved organic matter persists in the energy-limited deep groundwaters of the Fennoscandian Shield[J]. Nature Communications, 2022, 13(1): 1-14.

　　（九）河口长度影响海水盐分侵入，河口屏障建造选址是保护淡水资源的关键

　　河口盐分侵入是指海水通过河口进入河流，影响周边淡水供应和河口生态系统健康运行的现象。为了减轻气候变化和人类活动加剧背景下河口盐分侵入的不利影响，世界各地普遍建造了河口屏障（同时也是盐分屏障），如河堰和水闸。这些河口屏障不仅造价昂贵，对鱼类洄游不利，还导致河口位置与潮汐影响的最上游位置之间的距离（即河口长度，或称潮汐侵入长度）发生突变，进而影响潮汐传播、沉积物输送等。英国国家海洋中心（NOC）科学家建立计算机模型来研究盐分侵入对河口盐分分布的影响，着重分析盐分侵入和河口长度之间的联系。研究结果显示，不同长度的河口对潮汐和河流流量的变化有不同的反应，河口长度显著影响盐度分布：减少河口的长度只会略微减少较长河口的盐分侵入，但会大幅减少较短河口的盐分侵入。因此，河口屏障的建造位置是保护河流淡水资源的关键。该研究对河口屏障建设选址具有指导意义，近期发表于《地球物理研究快报》。

　　文献来源：Wei X, Williams M E, Brown J M, et al. Salt intrusion as a function of estuary length in periodically weakly stratified estuaries[J]. Geophysical Research Letters, 2022: e2022GL099082.

　　（十）随着全球气候变化，厄尔尼诺-南方涛动可能更加频繁

　　厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）是热带太平洋的一种气候波动模式，在海洋方面表现为厄尔尼诺-拉尼娜现象，在大气方面表现为南方涛动。ENSO会强烈改变海洋的温度分布和洋流变化，有时会产生极端天气事件，严重影响人类社会和生态系统。然而，对于全球变暖如何影响ENSO，或者厄尔尼诺和拉尼娜现象在未来是否会更加频繁和强烈，目前仍然没有明确的解释。由巴西圣保罗大学领导的国际团队，应用沉积物岩心中包含的地质信息和气候记录建立历史气候模型，研究ENSO在温暖气候条件下的形成机制，发现热带辐合区（ITCZ）的位置与ENSO特征之间存在联系。ITCZ是一个东南和东北信风交汇的低压区，在信风交汇的过程中形成了许多对流风暴和阵雨。在上新世，ITCZ向中纬度以北移动，产生的ENSO较弱，即ITCZ位置北移会抑制ENSO的发生。目前，ITCZ无移动迹象，且全球持续变暖，研究人员推断未来ENSO活动将会更加频繁。然而，这个推论与实际观测到的自2000年以来ENSO活动频率下降的现象相矛盾，研究人员认为，此阶段ENSO活动减弱只是暂时性的，很快会恢复到正常频率，而长期增加的趋势不可逆转。本项研究成果近期发表于《自然·地球科学》。

　　文献来源：Gabriel M. Pontes.,et al. Mid-Pliocene El Niño/Southern Oscillation suppressed by Pacific intertropical convergence zone shift, Nature Geoscience (2022)

　　广州海洋局海洋战略研究所（转载请注明出处）