近日，厦门大学科研团队通过调查研究，系统揭示了北太平洋西部海域浮游动物昼夜垂直迁移（Diel Vertical Migration，DVM）强度与表层初级生产力之间的耦合关系，并明确了DVM对暮光带颗粒物动态及有机碳输出的重要驱动作用。在该研究中，法国HYDROPTIC公司的UVP及ZooSCAN等作为核心装备，为解析海洋生物碳泵的空间异质性提供了高分辨率、高精度的关键数据。研究背景浮游动物昼夜垂直迁移被广泛认为是地球上规模最大的生物迁移行为。该行为通过夜间在表层摄食、日间返回深层的策略，将表层有机碳以呼吸代谢、排泄产物、粪便颗粒及个体死亡等形式向深海输送，形成“主动碳通量”。DVM介导的“主动碳通量”在某些海区可占全部碳输出的50%以上，对全球碳循环具有深远影响。DVM强度在不同海域表现出显著差异，然而，其迁移生物量与迁移幅度如何受环境因子调控，尤其是与初级生产之间的关系，尚缺乏系统性研究。为此，科研团队在北太平洋西部的广阔海域，围绕温度与生产力的强纬度梯度展开综合调查。研究方法研究基于2020年和2022年夏季的两个航次，在北太平洋西部沿12.5°N至41.5°N（采样站位见图1），累计完成了34次分层拖网与85次CTD/颗粒物剖面观测。图1 2020年和2022年夏季北太平洋西部MultiNet与UVP采样站位、净初级生产力梯度、上层700m浮游动物综合丰度和生物量将UVP搭载于CTD采水器上，以20Hz的采样频率，原位采集大于100μm的颗粒物与浮游动物图像，并对100~5000μm颗粒物的粒径谱进行精细划分，计算颗粒物丰度、粒径分布及POC通量，构建从真光层至700m暮光带的垂直高分辨率图谱。此外，本研究采用MultiNet多联网在0~700m水体进行分层采样，之后结合ZooSCAN成像与Ecotaxa分类的方法，获取浮游动物的群落结构与生物量数据。整合遥感与实测环境参数，量化初级生产力NPP、真光层深度、水体透明度等对DVM强度的直接与间接效应。图2ZooSCAN浮游动物图像扫描分析系统图3MultiNet浮游生物连续采样网图4新一代UVP水下颗粒物和浮游动物图像原位采集系统研究结果1.DVM强度受初级生产力显著调控（图5）：迁移生物量与NPP呈强正相关（路径系数0.75），高NPP区域平均迁移生物量较寡营养区高出两个数量级。迁移幅度受真光层深度与水体透明度共同作用，真光层越浅、水体越透明，迁移距离越大，高生产力区个体迁移更深。图5 各采样站位浮游动物白天、夜间及迁移的生物量；迁移生物量及迁移比例与NPP之间的关系2.浮游动物行为驱动颗粒物动态（图6，图7）：UVP剖面数据显示，白天暮光带的颗粒物丰度、大颗粒比例及POC通量显著升高，其垂直分布与浮游动物DVM的昼夜位移高度吻合。颗粒物昼夜差异的峰值深度随NPP升高而上移，表明浮游动物通过粪便快速沉降、捕食扰动及个体死亡等行为，显著影响深层颗粒物组成与通量。图6 低、中、高NPP区域>100μm颗粒物丰度的昼夜垂直分布；计算得到的POC通量的昼夜垂直分布；颗粒物粒径分布斜率的昼夜变化图7低、中、高NPP区域POC通量和浮游动物呼吸通量的昼夜差异剖面，显示二者在垂直分布上具有相似性3.主动碳输出贡献随营养级变化：DVM所驱动的主动碳通量在低、中、高NPP区域分别约占POC总通量的37%、26%与10%，表明其在贫营养海域具有相对更高的碳输出效率。研究结论本研究首次在北太平洋西部海域阐明，初级生产力是调控浮游动物DVM强度及其碳输出效率的核心环境因子。UVP与ZooSCAN所提供的高时空分辨率数据，为揭示浮游动物迁移行为与暮光带碳循环之间的耦合机制提供了重要的观测依据，凸显了光学成像技术在推进海洋生物地球化学过程研究中的关键价值。展望未来，ZooSCAN、UVP系列设备将继续支撑全球多尺度海洋碳循环观测，为气候模型的完善与海洋碳汇评估提供坚实数据基础。参考文献1.Xu Z, Zheng Z, Xu C, et al. Primary production drives varied zooplankton migration strength and twilight‐zone particle dynamics across ecological gradients in the western North Pacific[J]. Limnology and Oceanography, 2025, 70: 1621–1635.

近日，中国科学院海洋研究所科研团队借助ZooSCAN浮游动物图像扫描分析系统，对中国山东沿海水域浮游动物群落的季节动态及其能量传递效率进行了系统评估，并深入揭示了其生态功能与主要环境影响机制。研究背景浮游动物是海洋食物网中的关键环节，在能量传递和物质循环中发挥重要作用。它们不仅联结初级生产者与高营养级生物，还通过参与海洋生物泵和颗粒物垂直通量等过程，显著影响海洋生物地球化学循环。气候变化、海水理化参数以及海洋动力过程的变化，都可能改变浮游动物的丰度、粒径结构及空间分布。山东沿海水域受黄河等多条河流输入及黄海、渤海水团交汇影响，具有复杂的物理环境和丰富的浮游动物多样性，是该区域多种经济鱼类的重要产卵和索饵场所。然而，针对该区域浮游动物群落结构及其能量传递效率的系统研究仍相对缺乏。因此，本研究旨在深入解析该区域浮游动物的群落特征与能量传递效率，为全面理解海洋生态系统的功能与健康状态提供依据。研究方法研究于2022年春季（5月）、夏季（8月）和2022-2023年冬季（12月及次年2月）在山东沿海的16个站点（图1）进行了浮游动物采样。样品采集后立即使用5%福尔马林海水溶液固定保存，并同步采集海水环境参数。固定后的浮游动物样品采用ZooSCAN系统进行高分辨率扫描（4800 dpi），获取浮游动物数字图像，并利用配套软件进行图像处理、形态参数分析及种类鉴定。基于所获取的形态学参数（如长轴、短轴、等效球体直径等），研究计算了标准化生物量粒径谱（NBSS）、分类多样性指数（H'）、粒径多样性指数（μ）、平均等效球径（ESD）及肉食性与草食/杂食性浮游动物生物量比（RTCH）等功能性指标，从而评估浮游动物群落结构及能量传递效率。图1 调查区域及采样站位研究结果1.环境特征：水温、盐度和溶解氧均表现出显著的季节和空间差异（表1）。夏季水温最高（25.77±1.53°C），冬季最低（3.57±1.57°C）。叶绿素a浓度在渤海区域始终较高。表1 不同季节环境因子平均值（±SD）及变化范围。2.群落结构与粒径分布：研究共鉴定出16个浮游动物类群，其中桡足类（Copepod）在各季节均占据优势（图2）。春季和冬季以小型个体（ESD: 0.2–0.5 mm）为主，而夏季中大型个体（>4 mm）比例显著上升。浮游动物丰度和生物量均在春季达到最高，莱州湾养殖区始终呈现高值（图3）。图2 山东近海海域浮游动物群落结构及粒径分布的季节性变化。（a）基于相对丰度的分类结构；（b）基于相对生物体积的分类结构；（c）基于相对丰度的粒径结构；（d）基于相对生物体积的粒径结构。图3 山东近海不同季节浮游动物数量及生物体积的空间分布；a-d：不同季节浮游动物数量（个/m3）的空间分布；e-h：不同季节浮游动物生物体积（mm3/m3）的空间分布。3.能量传递效率（图4）：春季NBSS斜率最缓（-0.91）、截距最高（10.99），粒径多样性指数最大（1.84±0.32），RTCH值最低（0.16±0.22），表明该季节能量传递效率最高。夏季尽管斜率较缓，但由于水母类生物占比较高，导致能量向高营养级传递的效率降低。图4 山东近海不同季节各类浮游动物功能指标的箱线图。（a）香农-维纳多样性指数；（b）NBSS斜率；（c）NBSS截距；（d）粒径多样性指数；（e）平均ESD；（f）RTCH。4.环境驱动因素：冗余分析（RDA）（图5）表明，春季浮游动物群落主要受盐度和叶绿素a浓度影响；夏季和冬季则主要受水温控制；溶解氧在冬季也成为显著影响因子。图5 山东近海不同季节浮游动物丰度RDA与环境因子关系研究中的物种注释：App.：被囊动物幼体；Cha.：毛颚动物；Cop.：桡足类；Cru.：甲壳类；Mys.：糠虾类；Med.：水母类；Ami.：端足类；Tha.：海樽类；Biv.：双壳类；Gas.：腹足类；Poly.：多毛类；Noc.：夜光虫；Nau.：桡足类无节幼体；lar.：鱼卵及仔鱼；Oph.：海蛇尾类研究结论本研究通过多指标综合评价，揭示了山东沿海浮游动物群落结构及其能量传递效率具有明显的季节差异，其中，春季为能量传递效率最高的季节。ZooSCAN技术的应用实现了浮游动物类群与粒径结构的高通量、标准化分析，为相关研究提供了可靠方法支持。环境因子中，水温、盐度和叶绿素a是驱动浮游动物动态的关键因素。研究表明，近岸水域由于营养盐输入充足，初级生产力较高，但能量向高营养级传递的效率低于外海。该研究为山东沿海生态系统的管理、保护和可持续利用提供了科学依据，建议未来结合长期监测与控制实验，进一步揭示气候变化与人类活动对海洋能流途径的影响。参考文献1.Wang S, Zhang F, Zhang S, et al. Evaluation zooplankton community and energy transfer efficiency: A case in the coastal waters of Shandong, China[J]. Marine Environmental Research, 2025: 107511.

近日，中国科学院海洋研究所科研团队基于ZooSCAN成像技术，揭示了南海北部春季气旋涡旋/反气旋涡旋对浮游动物粒径谱和能量传递的调控机制。 研究背景 海洋浮游动物作为连接初级生产者与高营养级的关键环节，其群落结构和能量传递效率影响着海洋生态系统的功能。中尺度涡旋作为海洋中普遍存在的物理过程，可以通过强烈的垂向运动调控营养盐的输运路径：气旋涡旋诱发上升流，将深层富营养水体输送至透光层；而反气旋涡旋则能够推动表层寡营养水体下沉。这种物理作用显著改变了基础生产力的格局，进而重塑浮游动物的分布格局。 南海北部作为西太平洋最大的边缘海，年均涡旋活动频繁，但两类涡旋对浮游动物能量传递效率的垂向调控机制却仍不明确，尤其在季节性过渡的春季。本研究聚焦该关键期，通过现场采样结合ZooSCAN先进成像技术，系统解析气旋涡旋与反气旋涡旋对浮游动物粒径谱特征及能量传递效率的调控作用，揭示物理-生物耦合作用机制。 研究方法 2023年4月，研究团队结合卫星遥感数据，在南海北部（18°–20°N，111°–116°E）划定1个气旋涡旋（CE）及2个反气旋涡旋（AE）区域，并基于此布设20个采样站点（图1）。在各采样站点采用Midi型多联网（MultiNet，图2）垂直分层拖网，采集0–25、25–50、50–100、100–200、200–300 m等5个离散水层的浮游动物样品。 采集到的浮游动物样品经甲醛固定后，通过浮游动物专用分样器分样，确保每份子样品中含个体数目为500–1500个，之后使用浮游动物图像扫描分析系统ZooSCAN（图3）获取浮游动物高清图像；使用ZooSCAN自带的软件获取每个个体的长轴、短轴及等效球径等形态学参数，同时利用软件将浮游动物图像自动识别为12个类群（桡足类、毛颚类、磷虾等），并经过手动验证确保分类的准确性。获取的形态学信息及分类学信息，用于后续的统计分析。 图1 南海北部的采样站位图。红色圆圈表示反气旋涡旋区（AC），蓝色圆圈表示气旋涡旋区（CE）。黑色三角形表示位于每个涡旋系统内的采样站。 图2 多联网MultiNet 图3 浮游动物图像扫描分析系统ZooSCAN 研究结果 1. 环境特征差异 气旋涡旋区域表层水温（17.69 ± 0.35°C）、Chl-a（0.17 ± 0.03 μg/L）显著高于反气旋涡旋区域（19.08 ± 0.32°C；0.16 ± 0.02 μg/L），但溶氧值DO较低（147.70 ± 2.40；161.47 ± 5.37 μmol/L）。 气旋涡旋半径（116.4 ± 5.4 km）、振幅（15.4 ± 1.0 cm）及旋转速度（37.3 ± 0.7 cm/s）均大于反气旋涡旋。 2. 浮游动物群落结构 气旋涡旋区域上层300m浮游动物总丰度、生物体积及碳生物量显著高于反气旋涡旋区域（p<0.05），其中小型桡足类占比超70%（图4，表1）。 图4 2023年4月南海北部气旋和反气旋涡旋上层300米浮游动物总生物量的箱线图。 表1 南海北部气旋式和反气旋式涡旋上层300米浮游动物类群的总生物量 3. 能量传递效率特征 关键能量传递效率指标显示：气旋涡旋区域的归一化生物体积粒径谱NBSS斜率更平坦（-0.82±0.07）、平均粒径（0.66mm）与粒径多样性（2.35±0.13）更大，肉食/草食丰度比（0.10±0.01）更低，表明能量传递效率更高。 垂直剖面上，生产力随深度递减，但能量传递效率在深层（200-300m）呈反弹趋势；反气旋涡旋区域在0-25m层呈现更平坦的NBSS斜率与更高的粒径多样性（图5-6）。 图5 2023年4月南海北部上层300米内受气旋涡旋和反气旋涡旋影响的浮游动物功能性指标箱线图。（a）NBSS斜率；（b）NBSS 截距；（c）ESD；（d）粒径多样性指数；（e）食肉浮游动物与食草/杂食浮游动物丰度比；（f）食肉浮游动物与食草/杂食浮游动物生物体积比。 图6 2023年4月南海北部气旋涡旋和反气旋涡旋中浮游动物功能性指标的垂直分布 研究结论 气旋涡旋通过营养盐上升流促进大型浮游动物发育，显著提升了上层300m水层的能量传递效率；而反气旋涡旋在0-25m水层中因生物聚集效应形成了局部高效区。垂直方向上，深层能量传递效率反弹揭示了浮游动物群落对寡营养环境的适应性策略。 本研究借助ZooSCAN浮游动物图像扫描分析系统，证实了海洋涡旋动力学是调控南海能量流动的关键物理驱动因素。未来，随着技术的不断进步，ZooSCAN有望在海洋生态学研究中发挥更加重要的作用，为人类认识和保护海洋生态系统贡献更多力量。 参考文献 1.Wang, S., Zhang, F., Chi, X., Li, Q., Zang, W., & Sun, S. (2025).Zooplankton size structure and energy transfer characteristics under the influence of mesoscale eddies in the northern South China Sea during spring: Insights from ZooScan imaging.Journal of Geophysical Research: Oceans,*130*, e2025JC022560.https://doi.org/10.1029/2025JC022560 相关产品链接： ZooSCAN浮游动物图像扫描分析系统 MultiNet浮游生物连续采样网

近期，法国索邦大学科研团队借助BGC-Argo浮标搭载的UVP6-LP系统（水下颗粒物和浮游动物图像原位采集系统），系统揭示了南大西洋涡旋边缘区域海洋雪的异常集中现象及其与中尺度涡旋动力学的耦合机制。 研究背景 海洋作为地球最大的碳汇，其生物碳泵（Biological Carbon Pump，BCP）每年吸收约2.3 Pg有机碳，其中约90%通过海洋雪（>0.5 mm的有机聚集体）的自然沉降实现。传统认知认为，海洋雪主要通过重力沉降缓慢下沉至深海。然而，近年研究发现，中尺度涡旋及亚中尺度锋面可通过增强垂直混合过程，形成“粒子注入泵”（Particle Injection Pump，PIP），显著提升碳的深层封存潜力。 南大西洋西南部的开普盆地因本格拉上升流、厄加勒斯洋流和南大西洋洋流的复杂相互作用，成为中尺度涡旋活动的热点区域。本研究运用UVP6-LP成像技术，旨在揭示海洋雪在涡旋边缘区的动态行为及其与水动力条件的耦合关系。 研究方法 2021年4月至2022年9月，研究团队在开普盆地（图1）利用BGC-Argo浮标搭载UVP6-LP系统（法国HYDROPTIC公司开发）（图2），对0.1-16 mm的水下物体进行原位成像，并通过Ecotaxa平台将这些物体进行分类，进而区分浮游生物与海洋雪颗粒。同时，仪器自带的软件测量了颗粒大小、形状、亮度等特征，以对物体的形态进行分析，此外，还根据颗粒尺寸和类型估算了有机碳质量。 图1 浮标在东南大西洋整个部署期间的浮动轨迹（2021年4月-2022年9月） 图2 法国HYDROPTIC公司水下颗粒物和浮游动物图像原位采集系统UVP6-LP 研究结果 1.三次深层输送事件 在17个月观测中，UVP6-LP于涡旋交界区识别出3次显著事件（2021年10月、12月及2022年3月）： 中层颗粒激增：在150-600m深度，大型海洋雪（>0.5 mm）浓度达背景值2-7倍（图3）。 图3 输出特征区内外MiP POC（微米级颗粒）与MaP POC（宏观颗粒）的垂向分布对比 形态垂向分层：表层以细长颗粒为主（可能为硅藻链），而中层以致密聚集体为主（300-600m层占比47%）（图4d），表明高密度颗粒更易沉入深层。 图4 基于形态特征的PCA与K均值聚类结果；（d）三次事件中不同深度层形态组比例 2.物理-生物协同作用（图5） 碳输送过程分为三阶段： （1）聚集阶段：春季藻华为颗粒形成提供物质基础，涡旋边缘的水体汇聚促进颗粒碰撞结合。 （2）穿透混合层：致密聚集体依靠自身重量下沉，穿过约100m深的表层混合层。 （3）物理增强输送：涡旋交界处的强下沉流（亚中尺度过程）将颗粒加速输送到600m以深，速度超过纯重力沉降。 关键证据：中层颗粒高浓度区伴随低表观氧消耗（AOU）（相关性r=-0.59），表明水体近期接触过表层，支持垂向快速输送理论。 图5 涡旋边缘碳输送机制示意图 3.与传统机制的对比 此前提出的“涡旋泵”仅影响50-100m厚水层，而本研究的锋面驱动输送贯穿整水柱，深度与强度显著更高。 研究结论 本研究借助BGC-Argo浮标搭载的UVP6-LP系统，揭示了南大西洋涡旋边缘存在高效碳输送机制：在涡旋界面强锋区，垂直流场与重力沉降协同作用，显著提升有机碳向深海的输运效率。该工作为理解生物泵在复杂海洋环流系统中的作用提供了新视角。 UVP6-LP通过高分辨率成像与形态学分析首次证实：致密聚集体具有快速沉降特性，效率远超传统粒径模型预测值；物理-生物耦合过程（锋面泵）是深层碳封存的关键驱动力，该技术为解析生物泵与物理泵的耦合机制提供了新证据。 参考文献 1.Accardo A, Laxenaire R, Baudena A, et al. Intense and localized export of selected marine snow types at eddy edges in the South Atlantic Ocean[J]. Biogeosciences, 2025, 22(5): 1183-1201. 相关产品链接： 法国HYDROPTIC公司 UVP6-LP水下颗粒物和浮游动物图像原位采集系统

近期，加拿大渔业与海洋科学大湖实验室研究团队利用BallastWISE压载水合规监测设备，对实验室测试水样与船舶压载水样本中的活体生物进行检测。研究显示，BallastWISE在测试水样和压载水样本中均展示出高准确性和特异性，是压载水合规监测的理想选择。 研究背景 随着全球贸易的蓬勃发展，船舶运输成为连接世界经济的重要纽带。然而，船舶在航行过程中排放的压载水无意间成为了外来物种入侵的“隐形推手”。这些外来物种一旦在新环境中定殖，便可能对当地生态系统造成不可逆转的破坏，影响渔业资源，甚至威胁人类健康。为了应对这一挑战，国际海事组织（IMO）制定了《船舶压载水和沉积物控制与管理公约》（BWM公约），旨在通过限制压载水中活体生物的数量，减少外来物种的传播风险。该公约的核心条款D-2标准规定，船舶排放的压载水中，≥50μm的活体生物需低于10个/m³，≥10且＜50μm的活体生物需低于10个/ml。在这一背景下，压载水合规监测设备（CMDs）应运而生，成为确保船舶遵守BWM公约的关键工具。 该研究团队聚焦于一款新兴的压载水监测设备——BallastWISE便携式压载水监测系统，通过一项严谨的科学研究，揭示了其在压载水生物监测领域的卓越表现。 研究方法 研究团队从加拿大安大略湖和芬迪湾的四个不同地点（图1）采集了淡水和海水样本，制备了具有不同活体生物浓度的测试水样。同时，研究团队还从加拿大多个港口的船舶上收集了实际的压载水样本，以模拟船舶现场的应用场景。 图1 采样地点 在实验过程中，研究团队使用了BallastWISE便携式压载水监测系统（图2）对测试水样和压载水样本进行检测。为了验证其准确性，研究团队还采用了显微镜计数作为标准参考方法，对测试水样和压载水样本中的活体生物进行了详细计数。 图2 丹麦MicroWISE公司BallastWISE便携式压载水监测系统 研究结果 1.准确性评估 在淡水和海水测试水样中，BallastWISE展现出了卓越的准确性。对于≥50μm的活体生物，BallastWISE在淡水和海水样本中的检出准确率均达到了80%以上，显示出其在不同水质条件下的稳定性能。而对于≥10且＜50μm的活体生物，BallastWISE在淡水样本中的准确率为80%，在海水样本中约为60%，但仍高于同类设备在海水中的表现。 在压载水样本的测试中，BallastWISE表现更加出色。对于≥50μm的活体生物，BallastWISE的检出准确率高达90%，对于≥10且＜50μm的活体生物，准确率也达到了80%以上。这些结果表明，BallastWISE在实际应用中能够准确识别压载水中的活体生物，为船舶合规排放提供了可靠依据。 表1：在测试水样和压载水测试中，合规监测设备（CMDs）与显微镜计数相比，对≥50μm和≥10且＜50μm生物的总结 注：AG=与显微镜计数相符的测量结果；DISAG=与显微镜计数不符的测量结果；Accuracy：准确性；Sensitivity：灵敏度；Specificity：特异性 2.特异性评估 在特异性方面，BallastWISE同样表现出色。对于≥50μm和≥10且＜50μm的活体生物，BallastWISE在淡水和海水样本中的特异性均超过了80%，这意味着其能够准确区分活体生物与非生物颗粒，减少误报和漏报的可能性。 3.操作便捷性与稳定性 除了高准确性和灵敏度外，BallastWISE还以其操作便捷性和稳定性著称。该设备无需使用化学试剂，也无需额外耗材，减少了操作过程中的复杂性和潜在的安全风险，也大大地降低了使用成本。同时，BallastWISE采用了先进的图像处理和脉冲幅度调制技术，能够实时跟踪和计数活体生物的运动轨迹，确保监测结果的准确性和可靠性。此外，BallastWISE还具备自动校准和清洁功能，进一步提高了设备的稳定性和使用寿命。 研究结论 综上所述，BallastWISE在压载水生物监测领域展现出了卓越的性能。其高准确性、高特异性以及操作便捷性和稳定性，使其成为船舶压载水合规监测的理想选择。通过本研究，不仅验证了BallastWISE在实验室条件下的优异表现，还揭示了其在现场应用中的巨大潜力。 未来，随着全球对海洋环境保护意识的不断提高，BallastWISE有望在压载水生物监测领域发挥更加重要的作用。我们期待BallastWISE能够持续创新，为全球海洋环境保护事业贡献更多力量。 参考文献 1. Casas-Monroy, Oscar, et al. "Examining the performance of three ballast water compliance monitoring devices for quantifying live organisms in both regulated size classes (≥ 50 μm and≥ 10–＜ 50 μm)." Journal of Plankton Research 45.3 (2023): 540-553. 相关产品链接： 丹麦MicroWISE公司 BallastWISE便携式压舱水监测系统

近期，英国南安普顿国家海洋学中心与法国索邦大学联合科研团队借助水下滑翔机搭载的UVP6-LP，对地中海利古里亚海的中尺度锋面实施了长期高分辨率观测，并分析了春季水华期浮游生物与颗粒物的时空分布数据，探究了锋面动态对浮游动物聚集及颗粒物分布的调控机制。 研究背景 位于西北地中海利古里亚海的永久性中尺度锋面系统——利古里亚锋，作为典型的海洋生产力“热点区”，其对浮游生物分布的控制作用已受到学界广泛关注。尽管现有研究已初步揭示了中尺度海洋过程（如锋面系统和海洋涡旋）对浮游生物分布的调控机制，但在锋面时空特征的耦合效应方面，特别是生物量爆发性增长等现象的高分辨率解析仍存在研究空白。 春季水华作为温带海域的关键生态过程，其引发的浮游生物与颗粒物动态是解析海洋生物地球化学循环的核心环节。本研究以利古里亚锋面系统为研究对象，基于长期连续观测数据，拟实现三个科学目标：（1）构建春季水华期浮游生物群落与颗粒物的三维时空格局；（2）验证锋面辐聚效应是否形成浮游动物生物量特异性聚集区；（3）阐明锋面动力过程对颗粒物输运-沉降通量的调控机制。 研究过程 本研究借助水下滑翔机搭载的水下颗粒物和浮游动物图像原位采集系统UVP6-LP（法国，HYDROPTIC公司），于2021年1-6月期间，共完成了超5000次下潜的拍摄任务。研究使用的UVP6-LP成像体积0.67L，像素73μm，可捕获≥600μm浮游生物及≥80μm的水下颗粒物，采样率为0.14-0.91 L/s（最高1.3 Hz）。其采集了110万张图像，图像经Morphocluster聚类分析、EcoTaxa分类，结合随机森林与CNN特征提取，部分类群经人工验证，最终保留了12824张有效浮游生物图像（共10个分类群）。 图1 四幅代表性断面图，展示了水柱的深度平均流情况。这些断面起始于Dyfamed附近，指向Nice方向 图2 法国HYDROPTIC公司水下颗粒物和浮游动物图像原位采集系统UVP6-LP 研究结果 研究揭示了西北地中海利古里亚锋春季水华期浮游生物与颗粒物的时空动态变化： 1. 环境与锋面动态：利古里亚锋在水华期呈现显著变化——2月锋面强，表层叶绿素富集水团沿等密度面下沉至300米；3月强风引发200米深度水体混合，叶绿素浓度降低；4月近岸层化启动，深层叶绿素最大值（DCM）初步形成；6月水体强层化，DCM稳定于50-100米，呈现夏季寡营养特征。 图3 在四条具有代表性的横断面中，水华期间环境条件的变化情况 2. 颗粒分布：锋面对颗粒调控显著，小颗粒（102-256 μm）集中于近岸（高荧光区），大颗粒（>512 μm）富集于锋面区；时间上，2月大颗粒物随下沉水团输运，3月混合后减少，4月DCM区小颗粒物积累，6月深层出现大颗粒“雨”（生物碎屑沉降）。 图4 颗粒分布演变图 3. 浮游生物演替：群落随水华阶段更迭——2月尾海鞘（0-200米）主导；3月桡足类激增，海樽（0-100米）出现；4月尾海鞘二次峰值；6月根足虫（全水层）主导，其他类群减少，反映水华结束后海域向低生产力状态转变。 图5 四个选定类群的浮游生物分布演变 综上，锋面通过物理过程（混合、层化）调控环境与颗粒分布，浮游生物活动（如分泌、摄食）反作用于颗粒，形成“物理-生物-颗粒”耦合动态。 研究结论 本研究借助水下滑翔机搭载的UVP6-LP，实现了中尺度锋面区域环境-生物-颗粒的长期高分辨率同步观测，揭示了春季水华期间浮游生物群落演替与颗粒物分布的耦合关系，验证了锋面对颗粒物的显著限制作用。 UVP6-LP作为原位成像设备，为解析微尺度生态相互作用提供了关键技术支持。未来结合更高采样频率的设备（如UVP6-HF）与多平台观测的方法（如固定潜标、卫星遥感），定能进一步提升浮游生物分布的解析精度，深化对海洋中尺度过程生态效应的理解。 文章信息 1.Panaïotis T, Poteau A, Riquier É D, et al. Temporal evolution of plankton and particles distribution across a mesoscale front during the spring bloom[J]. Limnology and Oceanography, 2024. 相关产品链接： 法国HYDROPTIC公司 UVP6-LP水下颗粒物和浮游动物图像原位采集系统