欢迎访问同济大学海洋与地球科学学院!

南海冷泉区生物群落研究取得重要进展

时间:2020-09-10浏览:182

深海海底由于终年黑暗,营养十分匮乏,大型底栖生物量一般非常稀少,类似于陆地上的荒漠。但海洋科学家们通过深潜科考发现,在一些有海底流体向上喷涌或渗漏产生热液和冷泉的地点,微生物能够利用海底深部来源的甲烷、硫化氢、和二氧化碳等化能合成有机碳,代替光合作用,构成黑暗食物链的初级生产力,为大型生物提供丰富养分,形成范围虽小却生物量巨大的“深海海底绿洲”。

迄今为止在我国南海北部已经发现的四十多处冷泉区(点)中,只有东沙以北陆坡上的“F”站位(又称蛟龙冷泉区,于2007年首次发现)和琼东南陆坡上的海马冷泉区两处为活动冷泉区,有明显的海底甲烷渗漏及共生的生物群落活动。与以往深潜器局部勘测取样不同,在国家基金委“南海深部计划”支持下,在由同济大学组织并联合国内九个单位科研人员开展的“2018年遥控深潜航次中,在“F”站位活动冷泉区开展了两个遥控深潜潜次的观测和采样,水下连续作业时间分别为13.710小时,遥控深潜器基本保持离海底1米高度情况下的19条测线对“F”站位活动冷泉区进行了全面的观测,首次实现了对该区大型生物多样性以及群落结构分布的系统并高效的考察研究。

 

  

1 南海“F”站位具体位置以及遥控机器人进行海底摄像观测的路线,以及有关动物,海水,还有渗漏气体的采样点。我们挑选了其中三条测线 (TA, TB, TC) 对海底大型生物进行了定量分析。在TC还选取了一个区域(以白色长方形代表)进行了相片拼接。

 

结合大量系统的遥控深潜器视频记录、生物形态学分析、线粒体基因测序和稳定同位素分析,该项研究发现,“F”站位冷泉区位于南海东北部陆坡上水深为11201155米的一个泥脊顶部,其中心海底有大量自生碳酸盐岩石发育,此处有大量通过裂缝向上渗漏的甲烷,支撑着高密度的以深海偏顶蛤(多达每平方米273只)和柯氏潜铠虾(多达每平方300只)为优势种的大型冷泉生物群落。这些冷泉大型生物分布范围约180ⅹ180米,大型生物有29种,其中10种为本次研究发现的新纪录。它们的碳源主要为深部微生物成因的甲烷。与海马冷泉相比,“F”站位甲烷渗漏活动较弱,自生碳酸盐岩石大量发育,生物群落演替处于晚期阶段,而海马冷泉甲烷渗漏活动强烈,自生碳酸盐岩石不连片,生物群落演替尚处于早期阶段。研究还表明,该冷泉与西太平洋冲绳海槽热液区的生物有极高相似度,说明西太平洋的这两种不同极端环境的生物存在很明显的遗传连通性。该项研究首次完整地揭开了“F”站位的大型生物群落分布和形成演化机制的神秘面纱。有关成果对于全球圈层相互作用和气候变化研究以及我国天然气水合物的勘探工作也具有一定的推动作用。

 

  

      图2 冷泉区~12 m ~ 2 m区域相片拼接图,较全面并清楚显示了以深海偏顶蛤和柯氏潜铠虾为优势种的大型生物群落。

  

3 F”站位常见的大型生物。(A), 帽贝Bathyacmaea nipponica (白色箭头标示, 壳长~1 cm).  (B), 自由生活的多鳞虫Branchinotogluma sp. (白色箭头标示, 体长~ 1 cm). (C), 尚未定种的白色海绵 (离海底渗漏口距离 ~1.5 cm). (D), 两株软珊瑚 Anthomastus sp. (触手伸展距离~5 cm) 以及蹲龙虾Munidopsis sp. (E), 深海蟹Chaceon manningi (甲壳宽~10 cm). (F), 管虫 Paraescarpia echinospica (伸出部分长度 ~20 cm). (G), 海星Pteraster sp. (中央盘直径~8 cm) (H), 两只螺Enigmaticolus nipponensis (壳长9 cm). (I), 光滑隱棘杜父魚Psychrolutes inermis (头宽~7 cm). (J). 长刺石蟹Lithodes longispina (甲壳宽 ~20 cm).

 

该项科考成果于20209月以南海冷泉生物生态学特征Ecological characterization of cold-seep epifauna in the South China Sea)为题发表于国际英文刊物《深海研究I:海洋学研究论文》“Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers”。相关研究工作由香港浸会大学和同济大学共同主导,上海海洋大学和中国科学院南海海洋研究所参与,获得了国家基金委南海深部计划、科技部重点研发项目和南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)等的资助。

  

原文链接:  

https://doi.org/10.1016/j.dsr.2020.103361

 

返回原图
/