自然资源部海洋生态系统动力学重点实验室 - 自然资源部海洋生态系统动力学重点实验室

海洋生物地球化学团队揭示冬季混合加深驱动东海陆坡叶绿素年代际增长

近日，自然资源部海洋生态系统动力学重点实验室（MED）海洋生物地球化学团队在《Global and Planetary Change》上发表了题为“Intensified winter mixing drives enhancement of mesopelagic nutrient supply and primary productivity around the Okinawa trough”的研究论文。研究基于公开数据库1997-2020年的长期观测记录，揭示了冬季混合层加深驱动黑潮次表层营养盐向上输送增加，从而支撑了冲绳海槽及其邻近海域初级生产力年代际升高的关键机制。徐忠胜助理研究员为第一作者，陈建芳研究员和李宏亮研究员为通讯作者。作为典型的西边界流，黑潮携带富含营养盐的200-500 m次表层水，长期影响东海陆架和冲绳海槽的物质循环与生态系统。近年来，观测资料显示东海陆坡及冲绳海槽区域的叶绿素a持续升高，同时次表层DIN浓度不断累积，前人研究推测这主要是由上升流增强导致。然而，本团队依托PN断面长达24年的连续观测，结合卫星遥感与Argo多源数据分析发现，上升流强度在过去二十余年保持稳定，三端元混合模型并未显示其随时间有增强的趋势。值得注意的是，研究区域夏季水体层化较强，混合层深度明显浅于营养盐跃层，而冬季强风和海水变冷叠加作用下混合层深度显著变深，打破了营养盐跃层。并且混合层深度在年际尺度变化上呈现逐渐加深的趋势。本研究不仅首次提出“黑潮次表层营养盐—冬季混合层加深—初级生产力增强”的年代际驱动机制，修正了上升流主导的传统认识，更系统揭示了冬季混合过程在边缘海营养盐供应与生态系统响应中的核心作用，为深入理解黑潮—陆架相互作用对气候变化的反馈机制、完善边缘海生物地球化学循环理论体系提供了关键观测证据与理论框架。同时，该研究为评估边缘海生态系统对气候变化（尤其是冬季风增强与混合变化）的响应提供了关键科学依据。图1 冲绳海槽区域初级生产力增强的驱动机制改变图本研究得到了国家重点研发计划项目(2023YFF0805002；2023YFC3108005)、自然资源部第二海洋研究所资金项目(SZ2514)和国家自然科学基金项目(42276021)联合资助。全文引用：Xu, Z. S., Zhang, J. J., Xuan, J. L., Zhang, Y. F., Wang, B., Li, D. W., Jin, H. Y., Li, H. L., &

2026-02-05 查看详情

海洋生物地球化学团队研究揭示西北冰洋黑碳时空分布特征及其机制

近日，MED海洋生物地球化学团队在《Journal of Geophysical Research: Oceans》发表了题为“Spatiotemporal variations and sources of black carbon in surface sediments and sinking particles in the western Arctic Ocean”的研究论文，利用表层沉积物和沉积物捕获器获取的沉降颗粒物，探讨西北冰洋黑碳的时空分布特征及其机制。我室2023级硕士研究生谭淇为论文第一作者，任健副研究员为通讯作者。黑碳主要由生物质和化石燃料不完全燃烧产生，是全球碳循环的重要组成部分。研究表明，西北冰洋的黑碳主要表现为现代生物质燃烧、化石燃料燃烧及沿岸侵蚀输入的混合来源。受沿岸侵蚀、水动力分选作用以及不同黑碳亚型颗粒物自身特性的影响，楚科奇陆架与楚科奇边缘地的表层沉积黑碳呈现出明显不同的来源特征：楚科奇陆架以沿岸侵蚀的岩源输入为主，而楚科奇边缘地则主要反映化石燃料燃烧来源。因此，楚科奇陆架与楚科奇边缘地的黑碳含量存在显著的区域性差异。楚科奇陆架的表层沉积黑碳平均含量为1.29 mg g-1，占有机碳库的10.2%，显著高于其它北冰洋陆架海域，表明楚科奇陆架在北极碳汇中的重要作用（图1）。黑碳含量会随离岸距离的增加而降低。此外，由于受到海水分层和海底地形的影响，楚科奇陆架南部区域的黑碳含量相对较低。图1 楚科奇陆架和楚科奇边缘地表层沉积物中黑碳和黑碳/总有机碳的空间分布(a, b)，以及黑碳含量与离岸距离的关系(c)楚科奇边缘地的颗粒态黑碳通量呈现明显的季节性变化，海冰消融期的沉降通量是结冰期的四倍。其中，在结冰期间出现的高黑碳通量，可能反映了海底底流增强对楚科奇陆架沉积碳源的刮蚀作用，并北向搬运至楚科奇边缘地。基于沉积物捕获器记录的黑碳通量，估算每年有约40.5 Gg的颗粒态黑碳（大约466 Gg颗粒有机碳）从楚科奇陆架向北侧向输运至楚科奇边缘地一带（图2）。图2 楚科奇陆架及楚科奇边缘地颗粒态黑碳的收支概念模型该研究系统量化了西北冰洋的黑碳通量，揭示其多元来源，为评估北极碳源汇格局变化提供了新的视角。这些结果能为我国参与极地国际治理提供重要数据支撑。该研究得到国家自然科学基金（42476260，42076241）和自然资源部第二海洋研究所科研业务费项目（JG2310）等项目联合资助。论文引用：Tan, Q., Yu, X., Ren, J

2026-02-02 查看详情

微生物团队发表论文揭示长江口及邻近海域微生物驱动的氮循环机制

近日，我室微生物团队在《Marine Pollution Bulletin》上发表了题为 “Spatio-temporal variability of nitrogen-cycling potentials in particle-attached and free-living microbial communities in the Yangtze River estuary and adjacent regions” 的研究论文。该研究系统探明了长江口及邻近海域的氮循环主要由颗粒附着型（particle-attached，PA）和自由生活型（free-living，FL）微生物群落共同驱动，它们在时空分布上呈现显著功能差异。盐度、温度和营养盐是调控这两类群落结构及氮关键过程的核心要素。该研究揭示了微生物在河口生态位的分工协作机制，为精准调控氮通量提供了理论支撑。海洋二所与上海交通大学联合培养博士生陈雨豪为本文第一作者，刘倩研究员为共同一作和通讯作者，许学伟研究员为共同通讯作者。氮循环是维系沿海生态系统生产力、缓解富营养化与保持生态平衡的核心过程，而河口区作为咸淡水交汇的重要过渡带，是氮素输入、转化与输出的关键控制点。微生物是氮循环的主要驱动者，以栖息策略不同可分为颗粒附着型（particle-attached，PA）和自由生活型（free-living，FL）两类。厘清这两类群落在时间与空间上氮循环功能差异及其环境调控机制，对于深入认识河口氮素收支和制定调控策略具有重要意义。课题组于2019—2020年在长江口及邻近海域开展采样调查，采样站位沿盐度梯度覆盖河口、近岸及外海水域，季节包括春、夏、秋和冬季。结合高通量测序和宏基因组学分析，系统解析了PA与FL群落结构与功能的时空分布特征及其对环境变化的响应规律（图1）。研究结果表明，氮循环基因在河口低盐高营养区丰度较高，以反硝化为主导过程，主要功能类群以Gammaproteobacteria和Betaproteobacteria为主，其中与硝化和反硝化相关的Nitrososphaeria在底层水体（尤其夏季）显著增加；盐度、硝酸盐和磷酸盐浓度是塑造PA和FL群落结构及功能分布的最重要环境因子，温度与铵态氮则在调控特定反硝化基因（nirK、norB）丰度方面起关键作用。PA群落对盐度和硝酸盐浓度变化更敏感，整体多样性与丰富度普遍高于FL群落；加权基因共表达网络分析（WGCNA）揭示多个由功能基因与特定类群组成的

2025-10-28 查看详情

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海洋生物地球化学团队揭示冬季混合加深驱动东海陆坡叶绿素年代际增长

海洋生物地球化学团队研究揭示西北冰洋黑碳时空分布特征及其机制

微生物团队发表论文揭示长江口及邻近海域微生物驱动的氮循环机制

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