发现“海底大花园”的“秘密” ！自然资源部第二海洋研究所成果登上《Science Advances》

被誉为“海底大花园”的海山，是地球上人类最不了解的生物栖息地之一。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”。

海山其实就是海面下的岛屿，在形态上与岛屿有很多相似之处。而不少岛屿上的生物种群往往来自陆地，那么海山生物又来自何处呢？为何海山能形成高生物量？以及处于“海洋荒漠”区的海山生物，“食物”从何而来？

日前，浙江省自然资源海洋二所海洋生态系统动力学实验室海洋生物地球化学研究团队，利用物理-化学-生物多学科综合的现场观测资料，首次揭示了寡营养海区海流流经海洋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。

据悉，相关成果以“Seamounts Generate Efficient Active Transport Loops to Nourish the Twilight Ecosystem”为题发表于《Science Advances》。

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仍不清楚。

针对以上问题，该研究聚焦于流场-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。

研究团队利用自主集成的多参数生化剖面仪：包括温盐深仪（CTD）、原位紫外硝酸盐仪（Deep SUNA）、荧光传感器和水下粒子成像仪（UVP）等，获取了南海宪北海山的水动力环境参数、营养盐含量与扩散通量、浮游植物生物量、桡足类浮游动物生物量和颗粒有机碳（POC）输出通量的时空变化特征。

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1）。

图1 海山-流场作用下，浮游动物驱动的颗粒有机碳“主动输出环”概念图 图源：海洋二所官方微信公众号

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。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。

该研究为认识海山生态系统的形成机制提供了新的认识，指出不同于中尺度涡旋等引起的短期偶发、移动的增产现象，海山矗立于固定位置能持续促进浮游植物旺发和有机质高效输出，滋养海山中深层和底栖生态系统，形成真光层与深海联动的立体生态绿洲。

论文第一作者为海洋二所与上海交通大学联合培养博士生王新洋，共同通讯作者为海洋二所陈建芳研究员和李宏亮研究员，合作者包括海洋二所张静静副研究员、张东声研究员、谢晓辉研究员，中山大学谢伟教授、殷克东教授，索邦大学Diana Ruiz-Pino教授和海南大学高树基教授。