研究海洋浮遊植物三十年,黃邦欽——「一粟」之中讀滄海(自然之子)

2021-01-09 人民資訊

原標題:研究海洋浮遊植物三十年,黃邦欽——「一粟」之中讀滄海(自然之子)

黃邦欽  資料圖片

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浩瀚海洋中,體量僅微米級的浮遊植物,是比「滄海一粟」更小的存在。浮遊植物扮演著怎樣的角色?從其組成的細微變化中,又如何窺探海洋變化?

廈門大學近海海洋環境科學國家重點實驗室首席科學家黃邦欽,從浮遊植物入手,在我國近海開展了百餘航次現場研究,建成了配套參數齊全的浮遊植物實測數據集。

「大魚吃小魚,小魚吃蝦米,蝦米吃浮遊植物。」談起自己研究的對象,今年56歲的黃邦欽打開了話匣子,「海洋浮遊植物是一類單細胞的光合自養生物,是海洋的初級生產者,也是海洋生態系統的基礎。」

這位廈門大學近海海洋環境科學國家重點實驗室首席科學家、國家傑出青年科學基金獲得者,用30多年時間在我國近海開展了150航次的現場研究,建成了配套參數齊全的浮遊植物群落生態學實測數據集。

窺探海洋裡的「大千世界」

1988年,黃邦欽從廈門大學生物系畢業,碩士畢業論文即以海洋硅藻為研究對象。彼時,廈門大學海洋生物地球化學研究組剛成立,急需生物專業人才,加入該研究組的黃邦欽由此開始了海洋生態學與全球變化研究。

浮遊植物處在海洋經典食物鏈的底層。黃邦欽說,作為海洋蛋白質的基礎提供者,浮遊植物通過能量和物質傳遞供給食物鏈上遊,也影響著食物鏈上遊的生物資源,「比如海洋漁業資源,如何確定合理捕撈量,就離不開對浮遊植物初級生產的研究」。

「不同海域,浮遊植物的多樣性不同,為什麼會有差別、哪些環境因子會造成影響都是我們關注的對象。」黃邦欽說。

探秘近海海洋儲碳過程

近年來,黃邦欽的研究重點是海洋生物泵。在海洋中,浮遊植物可以通過光合作用固碳、儲碳,從而降低大氣中的二氧化碳濃度,調節全球氣候。有光層海水裡的浮遊植物,通過光合作用固碳,將溶解在海水裡的二氧化碳轉化為固體的有機碳,其中一小部分在海水中沉降,深埋於深層海水中,學界將這個過程稱為「海洋生物泵」。

海洋生物泵的效率其實不高,但是其過程十分複雜。大量浮遊植物經食物鏈傳遞和呼吸分解作用,將碳「送」回大氣,只有不到10%的碳能通過沉降深埋。即便如此,因為海洋體量龐大,海洋吸收的二氧化碳也佔到了人類排放總量的近30%。不難想像,如果沒有海洋,大氣裡的二氧化碳濃度會大幅增加。

能否通過深入系統的研究,探討增加海洋碳匯潛力的可能性,為未來地球環境工程可能性提供依據?這正是黃邦欽近年來研究海洋生物泵的願景所在。2016年以來,他作為國家重點研發計劃項目的首席科學家,領導一項針對海洋生態系統儲碳的研究,其目標就是揭示近海海洋儲碳的過程及其影響因子。

「浮遊植物的種類和海水性質等因素都會影響到海洋固碳、儲碳的速率、效率和過程。」黃邦欽說,靠近大陸的近海,因營養豐富,浮遊植物更為「茂盛」,其面積雖然不到海洋面積的10%,固碳能力卻高達28%,碳匯潛力較高。

數十年積累,建成實測數據集

一臺購於1997年的老式顯微鏡擺放在黃邦欽的實驗室裡。這臺顯微鏡體積小,便於攜帶,他每次出海觀測都喜歡帶。海水腐蝕留下的斑點遍布顯微鏡鏡身,斑點裡都有他出海的記憶。

1987年12月,還在讀碩士研究生的黃邦欽第一次出海參與一線觀測研究,就真切體會到了出海觀測的艱辛。大風大浪中顛簸,暈船的難受感從未停止過……「第一次出海就被來了個『下馬威』。」他笑言。

但他依然渴望出海,珍惜每一次一線觀測的機會。一個出海航次歷時少則兩周、多則一個多月,為節約出海時間和科考船費用,黃邦欽每天很少休息。「船到達指定採樣地點,不論是白天還是黑夜,都要立馬投入工作。」黃邦欽說,要獲得連續的晝夜變化數據,需要開展連續多日採樣,他曾一次連續工作72小時,只為儘量多地獲取觀測樣本和數據。

2000年11月,黃邦欽和同事們曾在海上與颱風正面相遇,最大浪高達11米,科考船搖擺幅度曾達40度。黃邦欽抓著扶手在床上顛了20多個小時,「那時候只能躺著,根本無法站立,現在想來都後怕。」

黃邦欽出海觀測的軌跡被濃縮在一張實驗海域圖上,每一個原點代表著他們做過實驗的觀測點。

150航次的現場研究,約2萬個浮遊植物樣本、70萬條數據,數十年的堅持換來了如今讓他引以為豪的成果——建成了配套參數齊全的浮遊植物群落生態學實測數據集。同一海區的觀測數據,最長時間跨度已有20年。

這套數據集也是他眼下研究海洋生態系統長期變化和海洋生物泵的「寶貝」。不過在他看來,距離真正讀懂海洋生態系統和海洋生物泵的路途依然漫長,「海洋太複雜,還有很多奧秘需要我們去探索。」(顏 珂)

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