对亚中尺度过程的浮游植物响应研究取得了新的进展

近日，在国家重点R&D计划、国家自然科学基金、中国科学院先导计划等项目的支持下，中国科学院南海海洋研究所研究员詹海刚团队在浮游植物对亚中规模过程的响应研究方面取得了新进展。相关成果发表在《通信-地球与环境》中(Communications Earth & Environment)。

中国科学院南海海洋研究所博士研究生刘云辰表示，海洋亚中规模过程(水平规模1)–作为海洋能量串级和物质运输的关键环节，10公里)一般被认为在全球生物地球化学循环中发挥着重要作用。

一些科学家认为，亚中规模过程的强垂直速度对浮游植物的生长产生了深远的影响。一些科学家认为，这些过程的浅穿透和营养盐需求的季节相比，大大降低了其向上输送营养盐的效率，限制了其在浮游植物中的生长。因此，如何影响全球规模亚中规模过程的浮游植物是目前备受关注和争议的前沿热点话题。

研究小组结合过去20年漂流浮标观测数据和多源水色卫星遥感数据，分析了海表浮游植物叶绿素浓度、生物量和拉格朗日的变化特征，表征了全球不同海域亚中规模过程中出现的生理调整参数(碳-叶绿素比)。结果表明，在中高纬度海域和沿岸升流系统中，亚中规模过程导致浮游植物生物量和叶绿素浓度同步增加。

然而，在热带海洋和副热带涡流区域，亚中度过程引起的叶绿素浓度增加通常不会伴随生物量的增加，而是碳叶绿素的比例明显下降。这表明，这些海域的亚中度过程并没有导致浮游植物的大规模繁殖，而是通过刺激浮游植物来调节生理状态，促进细胞内叶绿素的合成，导致叶绿素浓度增加。在世界范围内，大约一半的亚中度过程导致叶绿素浓度增加，这是由于这种生理反应。

此外，结合生物地球化学浮标(BGC-Argo)根据对历史温盐剖面数据的观察和分析，研究团队指出，这种区域差异的主要原因可能是:一是沿岸中高纬度和上升流的海域营养盐相对丰富，混合层靠近营养盐跃层，亚中尺度过程引起的垂直混合将富含营养盐的水带入混合层，从而促进浮游植物的生长，导致浮游植物的生物量和叶绿素浓度同步增加;二是在热带副热带寡营养海域，营养盐跃层比混合层深得多，亚中尺度过程引起的垂直混合细度较浅，使其难以触及营养盐跃层，从而增加浮游植物的生物生物量。

中国科学院南海海洋研究所研究员何庆友表示，该研究从全球规模上揭示了影响浮游植物分布特征和机制的显著区域差异，指出亚中规模过程引起的叶绿素浓度升高不一定来自生物量的增加，也可能是生理状态调整的结果。

这项研究的结果为深入了解亚中规模动力过程的生态效应提供了新的见解，对于准确评估亚中规模过程对海洋初级生产力和碳循环关键过程的影响具有重要的科学意义。