奏响阿蒙森海科考“交响曲”

作者:特派记者王自堃  来源:中国海洋报   发布时间:2019-02-01 10:08:03   [打印本页] [关闭窗口]

  环绕着南极大陆的南大洋,依靠独特的地理环境和气候特征,形成了一个丰富的低温海洋生态系统。这里自然资源丰富,是1万多种极区生物的家园。

考察队员采集水中铁元素

  南大洋上的阿蒙森海位于南极半岛西侧,终年冰雪覆盖,海洋实地调查数据较少。1月13日,中国第35次南极考察阿蒙森海综合调查全面展开。队员们夜以继日地从海洋里采集样品,海水样品在玻璃器皿和电子仪器中流淌、碰撞,一串串实验数据在屏幕上闪烁、变动,在“雪龙”船上奏响了一部海洋科考交响乐。

  海洋里的“第一生产力”

  在生物实验室,自然资源部第二海洋研究所副研究员郝锵观察着海水样品中的浮游植物,尝试在人工光源下培养南大洋的藻类。

  郝锵介绍,藻类繁殖能力强,生长周期短,一年内就可更新换代50次,远远超过陆地上绿色植物的生长速度。约30亿年前,地球上第一批利用光合作用自养的藻类在海洋中出现,它们制造出的氧气改变了世界的样貌,至今仍在滋养着无数生命,是自然界当之无愧的“第一生产力”。

  南大洋里的海藻以硅藻为主,它们虽然位于食物链底端,却是整个海洋食物网的基石,养育着数量巨大的磷虾,而磷虾又供养着海豹、企鹅、鲸鱼等高营养级生物,形成了完整的南大洋生态系统。

考察队员拍摄鸟类照片

  这些肉眼难以看清、只有在显微镜下才能分辨种类的藻类,是以什么为食呢?答案是光照和营养盐。营养盐包括磷酸盐、硅酸盐、硝酸盐等,是海水中光合作用的基本条件之一。科学研究发现,南大洋是典型的“高营养盐、低叶绿素”海域,也就是说南大洋藻类虽然在营养盐方面“不愁吃喝”,但繁殖并未达到“峰值”。

  科学家对这一“不合理”现象提出了诸多解释,例如光限制、水体不稳定、铁限制以及浮游动物摄食等假说。郝锵的主要任务就是利用人工光源培养藻类,考察阿蒙森海的藻类是否受到了“光限制”。

  上海交通大学海洋学院院长周朦介绍,浮游植物对环境变化反应敏感,在海洋吸收二氧化碳方面起到了关键作用。但对于浮游植物的生长和分布,相关调控因素还存在很多未知,科学家还需继续探索以期理解其中的复杂关系。

  捕捉南大洋里的铁元素

  上海交通大学海洋学院副研究员张瑞峰介绍,浮游植物的许多重要生命活动,例如光合作用、呼吸作用等必须有铁元素的参与才能正常进行,过去20多年的现场观测和加铁实验表明,“高营养盐、低叶绿素”海域的初级生产力随人工添加铁而得到提高。

  现有研究认为,铁的来源、输运、利用和循环等过程直接调控着海洋生态系统的生产能力,是初级生产力的基本驱动过程之一。铁元素在国际上已成为南大洋生产力研究中的基本测量参数。

  然而,如何在海水里捕捉肉眼看不见的铁元素?张瑞峰带来了一套外形独特的设备。乍一看,这个设备由两块玻璃板和一个采水器组成,两块玻璃板之间形成一个锐角,犹如艉舵。很多大洋队员也是第一次见到这种科考设备,说不出它的具体作用。

  原来,当船舶绞车吊放采水器入水后,钢缆会释放一定的铁元素,对采集到的海水样品造成污染。而在采水器上加入两块玻璃板后,海中的水流就会推动玻璃板旋转,使采水器朝向水流上游,避免船舶和钢缆释放的铁元素污染样品。

  张瑞峰收集到样品后,将分析铁元素的来源,确定其是来自沉积物、生物循环或是冰川融水等,有望回答“南大洋铁的来源”“初级生产者相对铁的种群变化”等重要科学问题。

  热情不减追海鸟

  除了研究微观的浮游植物与化学元素,考察队还获取了阿蒙森海鸟类和海洋哺乳动物的种类组成、空间分布、洄游路线及周年区域分布范围数据,奏响了“科考交响乐”的“室外乐章”。

  北京师范大学鸟类学教授邓文洪去年随南极考察队来到阿蒙森海,记录了30多种海鸟。今年再次探访阿蒙森海,依然热情不减。“雪龙”船在浮冰区航行时,大小不同的冰块上不时能看到企鹅、海豹或海鸟栖息。这时,邓文洪就举起相机一阵狂拍。不过,鸟类和海洋哺乳动物调查不只是拍照那么简单,他还要记录观测到的物种种类、数量、群体大小、地理坐标、行为、距船只的直线距离等详细数据。

  为了获得好的观察视野,邓文洪跑遍了“雪龙”船甲板的每个角落,经常顶着寒风拍摄,一干就是几个小时。一天晚上,“雪龙”船在阿蒙森海冰区航行,邓文洪在驾驶台一直拍摄到凌晨4点。那一夜,他总共数出了500多块有生物栖息的浮冰。

  “去年拍了5万多张照片。”邓文洪说,本航次目前为止观测的生物数量虽然不如去年,但仍然有大量照片需要整理。他希望用观测数据与摄影图片绘制一幅南大洋生物地图,为今后研究该海域海鸟和海兽的科研人员提供指导。