近日，自然资源部海洋生态系统动力学重点实验室（MED）海洋监测技术团队在深海原位人工诱导长期观测装置研制及应用研究中取得新进展。基于装置多次海试过程获取水样分析的研究结果“Artificial construction of the biocoenosis of deep-sea ecosystem via seeping methane”在国际一流期刊《Environmental Microbiology》获得发表。根据已有报道，这是国际上首次实现了类似冷泉初期生境的深海原位人工构建。

受制于深海极端环境和观测技术手段的制约，目前人类对于海洋生命和生态系统的探索活动，依然停留在传统的调查方法——取样观测。此前，关于深海冷泉、热液等特殊深海生态系统的研究多基于零星的现场调查观测资料，以及少量实验室模拟培养数据。团队在国家重点研发计划课题“深海实验生态系统时间序列原位观测装置，2016YFC0302403”的资助下，基于深海原位人工诱导培养观测的思路创新设计了实验装置。通过解决深海高压环境下运动部件密封技术，以及能量物质的浓缩灌装和长期存储技术，团队设计了一套基于时间序列的能量物质缓释控制机构，从而实现装置海底长期部署期间能量物质的持续供给，使得在深海进行原位的生态系统长期诱导培养及持续观测成为可能。

课题实施期间，装置进行了多次海试应用，1000米以上水深累计布放时间长达17个月，获取了大量培养和对照水样。水样分析结果显示：1）透射电镜观察结果证明培养系统中包含有大量的微生物；2）宏基因组测序分析证明培养水样与对照水样的微生物群落组成存在明显的差异；3）古菌和细菌的16SrRNA基因测序结果表明，培养水样中包含有ANME-2a-2b等冷泉生境特有古菌，多种细菌是甲烷厌氧氧化古菌的共菌，而在对照水样中均未发现；4）长时间序列照片观察显示，先后有多细胞生物钩虾和水母进入培养系统生活，其中钩虾长期生存于培养系统中。综上结果，可认为所研制的装置已成功诱导出了类似冷泉环境的初期生境。近日发表的论文对装置的设计、应用和研究结果进行了详细报导。

基于团队研制的深海原位人工诱导长期观测装置，可实现深海特殊生态系统的人工构建和长期维持，使深海生态系统研究从传统的观察和调查，转变为利用可控、连续的生物过程进行科学实验成为可能，为揭示深海生态系统中生物群落起源的机制提供了一种有效的新策略。装置在蠕动泵等深海注液反应核心部件上实现了技术突破，为具备培养、取样、分析全方位能力的深海长期在线实验站的构建奠定了关键技术基础，有望为深海生命科学的研究和深海极端环境基因资源的挖掘提供全新的技术手段和强有力的技术支撑。

图1 深海原位人工诱导长期观测装置工程样机及海试过程

装置发表论文及申请专利：

1.       Xumei Sun, Junyi Yang, Minhui Zheng, Xiaobo Zhang*. Artificial construction of the biocoenosis of deep-sea ecosystem via seeping methane[J]. Environmental Microbiology, 2020, 00(00), 00-00. doi:10.1111/1462-2920.15347 (SCI收录)课题资助应用成果发表论文.pdf

2.       陈家旺，郦炳杰，杨俊毅，郑旻辉. 齿形滑环组合密封的摩擦力矩计算[J]. 海洋工程，2018（1）：91-98.
   

3.       杨俊毅，郑旻辉，蔡文郁，刘湘琪，一种深海蠕动泵及深海可控长期化学反应装置，发明专利号：ZL201810667111.6（授权日：2019年12月27日）

4.       郑旻辉，杨俊毅，一种人工诱导下深海生态系统长期观测装置，实用新型专利号：ZL201820978335.4（授权日：2019年1月29日）

5.       郑旻辉，张曦，张东声，杨俊毅，一种深海生物测量装置，实用新型专利号：ZL201721832423.5（授权日：2018年7月10日）

6.       郑旻辉，杨俊毅，一种人工诱导下深海生态系统长期观测装置，发明专利申请号：201810660133.X（申请日：2018年6月25日，审理中）

7.       郑旻辉，张曦，张东声，杨俊毅，一种深海生物测量装置及其生物特征的测量方法，发明专利申请号：201711423076.5（申请日：2017年12月25日，审理中）