网具是浮游动物采样百年来的标配，原位成像是正在崛起的新星——但两者给出的数字能直接画等号吗？在浮游动物格外稀疏的寡营养大洋，这个问题尤其尖锐。2022年6月，美国南卡罗来纳大学的Alexander Barth与Joshua Stone在《Frontiers in Marine Science》发表成果，在百慕大附近马尾藻海把法国HYDROPTIC公司UVP5水下颗粒物和浮游动物图像原位采集系统与分层网采做了正面对比，用同一片水域、同一套粒径门槛回答了“谁多谁少、何时可信”的方法学之问。 研究背景 浮游动物群落结构决定着海洋食物网的能量传递效率，也深刻影响生物泵对碳的输送。传统网采能浓缩大体积水体、把样品带回实验室精细鉴定，但缺陷同样明显：网衣会撞碎脆弱的胶质浮游动物，福尔马林固定还会“融化”原生生物的软组织；即便采用可开闭的多联网具，垂直分辨率也难以分辨米级薄片状的密集层。原位成像恰好补位——它让每个被拍摄者停留在真实的深度与环境中，姿态与形态毫发无损。然而成像也有软肋：视场体积有限，在浮游动物密度极低的寡营养海域，要采够统计可靠的个体数并不容易。UVP5这类设备在全球已有大量应用，但直接把成像计数与网采计数放在同一张桌上对账的研究仍然稀少，寡营养大洋更近乎空白。马尾藻海百慕大大西洋时间序列站（BATS）月月出海、数据基础雄厚，正是做这种“对账实验”的理想舞台。 研究过程 2019年6月与7月，研究团队两次登上“Atlantic Explorer”号科考船，在BATS站区开展配对观测。成像一侧，一台UVP5-HD（出厂编号209）挂载于CTD温盐深仪Rosette框架：420万像素镜头照亮18.8×18.8厘米视场约1.1升水体，以约15赫兹连续拍摄，所有大于125微米等效球径的颗粒自动量化，大于500微米者保存单帧图像。每个航次随常规CTD作业自动完成约18次下潜，单次剖面有效采样体积在0—250米约9.3立方米、250—1000米约14.4立方米。为杜绝船体摇摆导致的同一物体重复成像，数据处理剔除了下投底部50米和上收段记录，并上传EcoPart平台做下降滤波，再经ZooProcess处理、EcoTaxa随机森林预分类加人工校验。网采一侧，1平方米开口、153微米网衣的多联开闭网按8个水层执行4次分层拖网（昼2夜2，最深至1000米），样品一半福尔马林固定，实验室里以ZooSCAN扫描仪在2400—4800dpi下成像、同样经ZooProcess与EcoTaxa分类——与UVP5共用一套软件生态，随机森林模型加同一受训标注员复核。关键一步是“对齐口径”：UVP5图像中能可靠辨识的最小活体为934微米，网采数据因此截去小于该尺寸的个体后再行比较，两类设备从数据到分类实现了同一种语言。 图1. 法国HYDROPTIC公司UVP水下颗粒物和浮游动物图像原位采集系统 图2. UVP5原位图像与网采扫描图像的清晰度对比 图2. 同一海域五类共同类群的成像对比：(A-I) UVP5原位图像（比例尺4毫米）——环节动物、虾状甲壳类、毛颚类、Rhizaria、鱼类、软体动物、介形虫、束毛藻、桡足类；(J-Q) 网采ZooSCAN图像（比例尺2毫米），后者分辨率更高、可鉴定到目科（图片来源：Barth & Stone, 2022 Fig.1） 实验结果 一、分层密度：网采普遍更高，直接换算不可行。 在逐一对应的深度区间内，五组可比类群（环节动物、毛颚类、桡足类、虾状甲壳类、介形虫/枝角类）的密度估计几乎全部是网采高于UVP5；把同类深度区间点成散点，除虾状甲壳类外均找不出可靠的线性换算关系。对体长普遍小于1毫米的类群（网采样品中91.2%的桡足类小于934微米截断线），差异主要源自粒径门槛而非仪器失灵——UVP5的定量区间本就从毫米起步。 图3. 三类群密度的网采与UVP5垂直剖面对比 图3. 代表性剖面对比：(A-C) UVP5能部分复现网采显示的桡足类、虾状类、毛颚类垂直格局；(D-F) 复现失败的案例；(G-I) 低丰度的环节动物与介形虫/枝角类——UVP5甚至在网采空白的深度拍到个体。灰柱为网采，黄柱与金点为UVP5两种聚合方式（图片来源：Barth & Stone, 2022 Fig.4） 二、整柱积分：殊途同归。 把密度沿水柱积分后，格局反转：所有类群的水柱积分丰度在两种方法间均无统计学显著差异（配对Wilcoxon符号秩检验，p>0.05），以体积-干重转换估算的积分生物量同样如此。更妙的是，在250米以深的中层段，UVP5的积分估计与网采的差距缩小、个别情况反超——脆弱类群在网中受损、在镜头前却完好如初。 三、各有所见：脆弱者与小个子。 类群构成揭示了两种工具的“视野差”：UVP5拍摄的全部颗粒中84.5%为碎屑，活体里Rhizaria占39.4%、束毛藻占17.5%——这些胶质群体与丝状蓝细菌恰恰是网采加固定剂的重灾区，网里几乎不见踪影；网采则独占小型桡足类、翼足类与仔鱼的高分辨鉴定。研究还发现，大型毛颚类会躲开下沉的Rosette框架——逃避反应不只见于网口，也见于镜头前；而把多个剖面的数据合并与按剖面平均两种聚合方式结果无显著差异，作者建议保留剖面间变异以呈现真实不确定性。 图4. 水柱积分丰度两种方法无显著差异 图4. 各类群水柱积分丰度：(A) 网采（柱）与合并剖面UVP5（菱形）；(B) 网采与按剖面平均UVP5（圆点及标准差）。所有类群两方法间均无显著差异（图片来源：Barth & Stone, 2022 Fig.6） 研究结论 这场正面对比的结论不是“谁取代谁”，而是“如何联用”：分层尺度上两类数据不可直接互换，网具在小型个体与分类分辨率上无可替代；而一旦把视线抬升到整个水柱，UVP5给出的丰度与生物量积分与网采统计上难分高下，且为脆弱胶质类群和米级垂直结构保留了网采永远无法提供的原位真相。对于把UVP5数据用于生物量估算和碳泵研究的团队，这篇文章给出了一份实用的“误差说明书”——粒径门槛、采样体积、逃避反应、聚合方式，每一环都影响解读。而在观测体系的设计上，这场对比本身就是HYDROPTIC产品理念的注脚：UVP5挂在CTD Rosette上随每次常规下潜自动采集，不占用额外缆时，ZooSCAN则在岸上用同一套ZooProcess/EcoTaxa流程接住网采样品——“原位成像+实验室扫描”首尾相接，浮游动物的垂直世界从此既数得清、也认得准。如今这一闭环已延续到UVP6与更高频的成像平台，寡营养大洋的稀疏群落，正被越来越密的镜头网络所看见。 参考文献 Barth, A., Stone, J. (2022). Comparison of an In Situ Imaging Device and Net-Based Method to Study Mesozooplankton Communities in an Oligotrophic System. Frontiers in Marine Science, 9, 898057. DOI: 10.3389/fmars.2022.898057 Picheral, M., Guidi, L., Stemmann, L., Karl, D. M., Iddaoud, G., Gorsky, G. (2010). The Underwater Vision Profiler 5: An advanced instrument for high spatial resolution studies of particle size spectra and zooplankton. Limnology and Oceanography: Methods, 8(9), 462-473. DOI: 10.4319/lom.2010.8.462（UVP5方法参考） 相关产品链接 法国HYDROPTIC公司 UVP6-HF水下颗粒物和浮游动物图像原位采集系统 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

深海结核开采对海底环境的影响程度，取决于采矿羽流的扩散范围与再沉降速度。2025年发表于《Nature Communications》的一项研究中，以Gazis为首的国际团队对深海结核采集车海试开展了独立科学监测，在距采矿区不同距离布放多传感器平台，其中挂接于温盐深系统的Seapoint浊度计持续记录了羽流浓度的时间序列，结合水下航行器与载人影像，完整量化了羽流的扩散、絮凝与再沉积过程。 研究背景 自1872至1876年英国挑战者号航次首次打捞出深海结核以来，多金属结核开采一直是人类觊觎却难以评估风险的产业。采集车沿海底行驶碾压沉积物，产生的底栖羽流会覆盖周边生物群落；评估环境影响的关键，在于知道羽流能被搬多远、悬多久、沉多厚。2021年在太平洋克拉里昂-克利珀顿区开展的采集车海试，为定量回答这些问题提供了难得机会，国际科学团队据此布置了独立于开发商的监测系统。 研究过程 2021年4月19日，履带式采集车被下放至4500米深的海底，遥控运行41.33小时，行驶21.37公里，沿171条采矿道采集结核，每条采矿道长50米、宽4米，总采掘面积0.034平方公里；被翻动的结核约660吨，经“灯泡式”转弯机动堆放在各条采矿道末端，三条采掘带分别包含55条、31条和85条采矿道。监测系统围绕采矿区展开：23个静态海底平台布放在距采矿区50米至1800米的不同距离上，平台上的光学后向散射传感器持续记录悬浮颗粒浓度，且均以采矿区表层沉积物配制的参照悬浊液完成标定；其中挂接在温盐深系统上的Seapoint浊度计工作波长880纳米，量程0至25 NTU，在100倍增益下灵敏度达每FTU 200毫伏，线性度±2%，为各平台提供了统一的浊度基准。所有传感器在试验开始前就记录了环境背景浓度与背景声学反散射强度。 图1. 美国Seapoint公司STM浊度仪 图2. 采矿区三条采矿道与海底地形（论文 Figure 1） 两台遥控潜水器负责布放与回收平台并目视观测羽流；自主水下航行器则获取了多波束、侧扫与海底影像，并在距采矿区最远5公里、离底5米、10米、30米与50米的高度上测量悬浮颗粒浓度，所有传感器在试验前即开始记录，确保拿到环境背景值。 图3. 4500米深海底采矿痕迹的正射影像（论文 Figure 2） 实验结果 羽流浓度随距离与高度快速衰减。 采矿道50米外记录到的最大悬浮颗粒浓度比环境背景值高出最多4个数量级，但浓度随时间、距离和高度的增加迅速回落，幂律拟合显示其衰减规律明确。羽流主体贴近海底，在1米监测高度浓度最高，至50米高度已接近背景水平；潜水器影像也显示羽流边缘清晰、与周围海水界限分明，垂向混合有限。波纹的形成与再悬浮实验给出的临界切应力相互印证：波纹在切应力约0.04牛每平方米时开始形成，而再悬浮新沉降的羽流沉积物需要约0.1牛每平方米。 图4. 1米高度羽流最大浓度的时空分布（论文 Figure 3） 重力流与底流接力搬运。 采集车后方形成的重力流沿较陡的海底段落向下坡方向运移了500米，离底1.2米高度的水体追踪显示其在重力流经过期间向东位移了380米，并在东北至东方向的海底留下沉积波纹；而在监测区范围内直至4.5公里处，沉积物扩散的主导因素是当时的底层流场。自主水下航行器在采矿试验期间及结束后进行了约54小时的伴随巡测，完整记录了羽流的空间范围。 絮凝与再沉积迅速发生。 颗粒在悬浮中快速絮凝：海底表层沉积物的中值粒径仅0.012毫米，而羽流中值粒径在第二、三次羽流事件中升至0.147毫米，说明细颗粒大量聚集成团。实验室对研究海区类似团聚颗粒的沉降实验给出约每天100米的沉降速率，据此估算2至3米高羽流中颗粒的滞留时间仅30至45分钟，八成以上颗粒在此期间沉降。毫米级摄影测量重建显示，采矿道旁再沉积的沉积物厚度约3厘米，采矿道本身的最小侵蚀深度约5厘米；再沉积范围可依据水下航行器影像逐区绘制成图。 图5. 最大浓度随距离与高度的幂律衰减（论文 Figure 6） 图6. 采矿区内的沉积物再沉积（论文 Figure 9） 研究结论 该研究表明，尽管采集车羽流的初始浓度极高，其贴底分布与快速再沉积把影响限制在相对有限的范围内，但准确的浓度时间序列是得出这一结论的前提。Seapoint浊度计在这项监测中承担了多平台浊度基准的角色：880纳米工作波长与可选增益设计保证了在深渊低浊背景下的分辨率，而其小体积可直接集成到温盐深系统上，与锚泊平台长期共存，试验前后的参照悬浊液标定也让各平台数据可以相互比对合并。对于深海环境基线调查与采矿影响评估而言，把Seapoint浊度计纳入标准监测载荷，是获取合规、可比、长序列浊度数据的务实方案。 参考文献 Gazis I-Z, de Stigter H, Mohrmann V, et al. Monitoring benthic plumes, sediment redeposition and seafloor imprints caused by deep-sea polymetallic nodule mining. Nature Communications, 2025, 16: 1229. https://doi.org/10.1038/s41467-025-56311-0 相关产品链接 美国Seapoint公司 浊度传感器

葡萄牙海洋与大气研究所的研究团队，使用德国HYDRO-BIOS公司标准WP-2浮游生物网（网口直径0.56 m、网目200 µm，装配流量计），在里斯本湾卡斯凯什监测站开展2005至2015年的长期采样，系统刻画了上升流海岸带浮游动物群落的时间动态与年际演变。相关成果于2023年发表于《PeerJ》。 研究背景 海岸带是海洋与陆地过程共同作用的复杂系统，也是全球生态与经济价值最高的生态系统之一。浮游动物在海岸带食物网中承担着把初级生产者能量向高营养级传递的关键角色，且能快速响应环境变化，因此被视为生态系统变化的灵敏指示者；浮游动物生物量、多样性与群落结构的长期变化，常与气候变化和人类活动压力相联系。 葡萄牙海岸位于东北大西洋上升流系统的北缘。上升流带来丰富营养盐，支撑起旺盛的初级生产与浮游动物丰度，进而为沙丁鱼、鳀鱼与竹筴鱼等高经济价值鱼类提供饵料条件——仅沙丁鱼一项，年捕捞量就长期维持在约15万吨量级，而这些鱼类的补充量高度依赖上升流能否为鱼卵仔鱼提供充足的浮游动物饵料。 然而，葡萄牙海域至今缺乏覆盖足够时空尺度的标准化监测，对浮游动物群落季节与年际变异的评估仍显不足。气候预测进一步提示，未来上升流事件可能增强，同时降水与塔霍河径流预计减少、水体趋于更咸。研究团队据此提出假设：春夏季与冬季在浮游动物丰度与组成上应存在差异，上升流期应伴随高生产力，而年际尺度上应能检出群落组成的位移迹象。 研究过程 监测站位于卡斯凯什外海约2.5海里、水深36 m处，紧邻塔霍河口（38°40′N，09°26.2′W），在浮游生物监测站点的全球编目中列于第54号。监测自2005年起持续开展，本次分析采用2005年2月至2015年6月的样品：采样尽可能逐月进行，但存在明显断档——2011与2012年完全未采样，2009年起频次受限（2009年4个样品，2010年起每年仅1至2个，且此后不再采集冬季样品），最终纳入分析的样品共49个。为降低塔霍河羽流影响，采样统一安排在高潮前约2小时，高潮前4小时与高潮后3小时内的样品不予采用。 采样使用WP-2浮游生物网，网口直径0.56 m、网目200 µm，装配流量计，自表层至距底5 m做倾斜拖网，单次平均滤水体积48.9 ± 18.2立方米；样品随即以海水配制的4%硼砂缓冲甲醛固定。 环境因子方面，海表温度与叶绿素a取卫星遥感产品，上升流指数取自罗卡角的公开数据集，降水则用流域雨量站记录作为径流与盐度的替代指标。实验室中，生物量先以排水体积法测定、再按经典关系折为干重；样品经Folsom分样器分样后在最小分样中鉴定，常见类群每站至少计数500个个体，丰度以每立方米个体数表示。统计分析动用了方差分析与非参数检验、主成分分析、动态因子分析，以及Lomb–Scargle周期图与Mann–Kendall趋势检验等多套方法。 图1. 德国HYDRO-BIOS公司WP-2浮游生物网 图2. 德国HYDRO-BIOS公司WP-2浮游生物网 图3. 监测站位置：葡萄牙西岸卡斯凯什湾，三角星为浮游生物监测站，可见里斯本、罗卡角与塔霍河口（论文 Figure 1） 实验结果 一、十一年共鉴定出86个类群。 其中43个鉴定到科或更高阶元，25个到属，18个到种。桡足类在群落中占据绝对优势，各时期占比介于71%至96%，并在7月与10月出现两个丰度峰：7月月均丰度8,956 ± 11,981 ind. m⁻³、生物量213 ± 193.4 mg m⁻³；10月月均丰度12,321 ± 16,283 ind. m⁻³、生物量86.2 ± 110.4 mg m⁻³。 二、季节节律清晰，但趋势与周期性并不显著。 春夏季生物量较高（春季平均77.8 ± 45 mg m⁻³，4月可达107 ± 96.4 mg m⁻³），冬季最低（丰度4,116 ± 2,769 ind. m⁻³、生物量56 ± 46 mg m⁻³，1月仅10.2 mg m⁻³）。海表温度6月至11月平均高于18.1 °C，冬季最低为13.5 ± 1.2 °C；上升流在7至8月最强，叶绿素a全年维持较高水平。尽管季节差异直观上明显，但月、季与年际尺度上的丰度、生物量与多样性均未检出统计显著差异或单调趋势——只有最初几年夏季与秋季的丰度例外。 图4. 卡斯凯什站的生物量与丰度：(a) 季节平均、(b) 月度平均（论文 Figure 3） 三、年际群落组成出现方向性位移。 软体动物呈单调上升（约占总样品10%，其中双壳类占软体动物的97%，Mann–Kendall检验p<0.02），浮游幼虫与终生浮游生物之比自2009年起上升；蔓足类与十足类则呈单调下降，哲水蚤类群中的Calanus属也检出显著下降趋势；水母类（管水母约60%、水螅水母39%）自2010年起春季丰度增强。桡足类丰度与海表温度、上升流指数正相关。此外自2011年起出现明显延长的干季，与降水格局转变相吻合。 图5. 主要类群丰度的年际季节平均（蓝/深蓝/灰/黄依次为春、夏、秋、冬季），并给出线性趋势与R²（论文 Figure 5） 研究结论 这项工作是葡萄牙海岸首次开展的浮游动物长期综合研究。它表明该上升流站位全年维持高生产力，季节信号明确，但在本时段内尚未形成统计显著的单调趋势；群落组成却已出现可辨的方向性调整——向软体动物与水母类倾斜，同时蔓足类、十足类与部分哲水蚤类群减少。由于采样断档较多，研究者强调上述格局仍需在后续监测中验证，并建议维持乃至提高该站的采样频次。 德国HYDRO-BIOS公司的WP-2浮游生物网是本项十一年序列得以标准化的采样基础。作为国际通用的定量网具，WP-2以0.25平方米的标准网口配合可更换网衣（常用100、180、200 µm等网目），保证不同年份、不同季节的样品严格可比；坚固的框架与网衣结构足以应对大西洋岸带的风浪条件，并可灵活搭配机械流量计，把每一网次换算为可量化的滤水体积。对于海岸带长期监测、鱼类补充量评估与浮游生物时间序列研究而言，HYDRO-BIOS WP-2网是久经验证的标准工具。 参考文献 Dos Santos, A., Marques, R., Pires, R. F. T. Zooplankton biodiversity and temporal dynamics (2005–2015) in a coastal station in western Portugal (Northeastern Atlantic Ocean). PeerJ, 2023, 11: e16387. https://doi.org/10.7717/peerj.16387 相关产品链接 德国HYDRO-BIOS公司 WP2闭合浮游生物网

2025年，德国阿尔弗雷德·魏格纳极地海洋研究所（AWI）联合奥尔登堡大学亥姆霍兹功能性海洋生物多样性研究所（HIFMB）等多家机构的科研团队，借助法国HYDROPTIC公司的ZooSCAN浮游动物图像扫描分析系统，结合COI/18S多标记宏条形码技术，对北巴伦支海至南森海盆的北极表层浮游动物群落开展了整合分析，共鉴定出11个门、58个物种，并证实“图像定量+分子鉴定”的联合方案可作为北极浮游动物多样性监测的推荐框架。相关成果发表于国际浮游生物领域权威期刊《Journal of Plankton Research》。 研究背景 浮游动物是海洋生态系统物质循环与能量流动的关键环节，对温度、海冰和盐度变化高度敏感，是北极环境变化的重要指示类群。当前北冰洋正经历海冰消退与“大西洋化”的快速转型，浮游动物的地理分布与群落结构随之改变，对其多样性与数量的监测需求日益迫切。 传统浮游动物监测依赖浮游生物网采样加显微镜形态鉴定，耗时费力且易受人为偏差影响。宏条形码技术虽能通过高通量测序识别隐存种、幼体和易变形的胶质类生物，大幅提升分类分辨率，却无法提供丰度、生物量和个体大小等定量信息。图像分析技术恰好弥补这一短板：ZooSCAN可对保存的网采样品进行高通量扫描，自动提取每个生物个体的形态参数（面积、长轴、短轴等），进而估算生物体积与生物量；配套的EcoTaxa在线分类平台则通过深度学习自动预测加专家人工校验，实现半自动化的快速分类。两者联用，理论上可同时获得高分类分辨率与可靠的定量数据。 研究过程 研究团队于2017年6月23日至7月20日搭乘“极星号”（RV Polarstern）破冰船执行PS106.2航次，沿北巴伦支海（BS，站位52、64、65）—南森海盆南部（SNB，站位67）—南森海盆中部（NB，站位70–74）—Yermak海台（YP，站位76–78）断面共12个站位，采用矩形中层拖网（RMT1，网口1 m²、网目320 μm）在100 m至表层进行双斜拖采样，每站滤水体积651–1443 m³。 图1. PS106.2航次浮游动物采样站位分布（北巴伦支海、南森海盆及Yermak海台） 样品在船上用Motoda分样器一分为二：一半用4%缓冲甲醛海水溶液固定，用于定量图像分析；另一半按0.5–1–2–4 mm筛分后冷冻干燥，用于干重测定与宏条形码测序（COI、18S rRNA V4和V9三个标记）。 图像分析环节，固定样品经筛分、分样（最小1/256，每个亚样约1000个颗粒）后，使用法国HYDROPTIC公司的ZooSCAN（Biotom型，2400 dpi分辨率）进行数字化扫描，再经ZooProcess软件切割为单目标图像并关联元数据。全部14,371张单体图像上传至EcoTaxa平台，利用基于北极浮游动物验证图像集训练的深度学习模型自动预测分类，再由分类专家逐一确认或校正。 图2. 法国HYDROPTIC公司ZooSCAN浮游动物图像扫描分析系统 实验结果 1. 分子与图像方法优势互补，共鉴定11门58种。 三种分子标记共获得926（V4）、498（V9）和11,870（COI）个扩增子序列变体（ASV），其中COI在种级鉴定上表现最优，90.0%的序列可归属到属、89.9%到种。整合两种方法共鉴定出11个门、16个纲、31个目、43个科、47个属和58个种；宏条形码鉴定的分类单元数量多于图像分析（11 vs. 6个门，58 vs. 14个种），而图像分析在桡足类等形态特征明显类群的定量上更具优势——约5300张桡足类图像中仅1.6%无法鉴定到科。 图3. ZooSCAN获取的北极浮游动物代表性类群图像（比例尺2 mm） 2. 两种方法揭示一致的群落空间格局。 各站位优势类群均以哲水蚤科（Calanidae）为主：COI序列与图像生物量中，极北哲水蚤（Calanus hyperboreus）在多数站位占所有类群的20%–90%，且优势度随纬度升高而增强；飞马哲水蚤（C. finmarchicus）在图像丰度中平均贡献42%。巴伦支海站位以C. glacialis为常见种，南森海盆及Yermak海盆站位则以C. hyperboreus和Metridia longa为主。 图4. 六种方法（V9/V4/COI宏条形码与图像丰度/生物体积/生物量）揭示的各站位优势类群组成 3. 丰度与生物量随纬度升高而下降。 基于图像的定量结果显示，总浮游动物丰度介于13 ind/m³（YP最北站76）至94 ind/m³（BS最浅站52）之间；生物体积为50 mm³/m³（BS）至248 mm³/m³（NB站70）；生物量为8.5 mg DM/m³（站65）至31 mg DM/m³（站52）。在巴伦支海、南森海盆和Yermak海台三个区域内，丰度、生物体积和生物量均呈现随纬度升高而降低的趋势。 图5. 各站位浮游动物总丰度、生物体积与生物量（按区域和纬度排序） 4. 环境驱动因子跨方法高度一致。 多元分析表明，温度和采样水层中极地表层水（PSW）所占比例是所有方法共同检出的显著环境驱动因子；环境PCA第一轴解释了65.9%的方差，清晰分开巴伦支海与南森海盆/Yermak海台站位。所有方法的Shannon多样性均随纬度升高而降低，基于有无数据的Jaccard相似性在各方法间显著相关（P < 0.01）。 研究结论 该研究证明，ZooSCAN图像分析与COI宏条形码的联合应用能够克服单一方法的局限：分子方法提供种级高分辨率鉴定（尤其对小型、稀有和胶质类群），图像方法则提供个体级大小参数、丰度、生物体积与生物量的直接定量，并建立可长期保存、可重复分析的数字图像档案。两种方法独立检出了相同的群落空间格局与关键环境驱动因子，交叉验证了彼此的可靠性。研究团队据此明确推荐：未来北极浮游动物多样性与定量监测应采用“ZooSCAN图像分析 + COI宏条形码”的整合方案，以确保同时捕捉群落“多样性”与“数量”两个维度的变化。 法国HYDROPTIC公司的ZooSCAN在此次研究中展现了卓越性能：2400 dpi高分辨率扫描、自动化形态参数提取、与EcoTaxa在线分类生态的无缝衔接，使14,371张图像的高效处理与专家校验成为可能，为这一北极整合研究提供了关键技术支撑。从样品数字化到丰度/生物量定量的完整工作流，正是ZooSCAN在全球浮游动物监测网络中被广泛采用的核心价值所在。 参考文献 Laakmann S, Cornils A, Metfies K, Koplin J, Neuhaus S, Bunse C, Niehoff B, Flores H (2025) Of sequences and images – diversity and quantity of Arctic epipelagic zooplankton by an integrative approach. Journal of Plankton Research, 47(6): fbaf059. https://doi.org/10.1093/plankt/fbaf059 相关产品链接 法国HYDROPTIC公司 ZooSCAN浮游动物图像扫描分析系统

加拿大不列颠哥伦比亚大学（UBC）地球、海洋与大气科学系团队汇集1880—2016年间258个已发表与未发表数据来源，构建了全球首个“中层浮游动物与微型游泳动物数据库”（MMMD），共收录约26.6万条定量记录、覆盖5,557个采样地点。在这一数据库中，德国HYDRO-BIOS公司的MPN多联浮游生物网（Multiple Plankton Net，即MultiNet）贡献了10,691条定量记录，其网孔55—300 µm、网口0.125、0.25、0.5与1 m²多种规格，是数据库中分层采样的代表性网具。相关成果于2025年发表于《Scientific Data》。 研究背景 中层带（200—1000 m）是地球上体量最大的生物栖息空间之一，生活着数量庞大的中型浮游动物与微型游泳动物，它们在海洋食物网中承上启下，并通过昼夜垂直迁移把表层固定的碳向下输送，是生物碳泵的关键一环。然而，中层带采样成本高、难度大，长期以来的观测多为零散的航次，数据分散在不同文献、数据库与未发表资料中，难以支撑宏观生态学分析。 更棘手的是方法学不一致：不同研究使用的网具类型、网孔尺寸、网口面积与拖网方式千差万别，而网孔大小会系统性地决定哪些体型的生物被捕获，直接影响丰度与生物量的可比性。以中层浮游动物为例，其体长约0.2—20 mm，微型游泳动物约20—200 mm，同一群落用不同网具采样，结果可能相差数倍。因此，要开展全球尺度的中层带生态研究，必须先对海量历史数据进行系统整合与标准化校准。 研究过程 数据库构建从文献检索开始，研究团队以“中层带”“垂直分布”“中层浮游动物”“中层微型游泳动物”“暮光带”“深水浮游生物”等关键词，通过Web of Science与Google Scholar检索，并纳入研究人员未发表的北太平洋与南大洋数据。除文献外，还整合了PANGAEA数据中心、COPEPOD全球浮游生物数据库、BioTIME生物多样性时间序列库与Jellyfish Initiative（JeDI）水母数据库，按深度（200—1000 m）与类群筛选出可用的定量丰度或生物量记录。 标准化的核心是消除网孔与拖网方式带来的偏差。研究者先按网孔把样品划分为等级：中层浮游动物分六档（≤100、100—200、200—250、250—350、350—500、500—1000 µm），微型游泳动物分三档（1000—3000、4500—5000、>5000 µm），并以最常用的225 µm档作为校准参考。随后选取24个类群（覆盖90%的非零丰度记录），利用线性回归依次对网孔、拖网类型与季节进行逐步校准，把不同来源的密度数据折算到统一基准上。用于比对的网具类型清单也做了标准化，HYDRO-BIOS的MPN多联浮游生物网即被单独列为一种标准网型。 图1. 德国HYDRO-BIOS公司MultiNet多联浮游生物网 图2. 中层浮游动物与微型游泳动物数据库记录的全球分布（颜色为记录数，对数标度） 图3. 数据库记录的网孔尺寸（a、b）与采样年份、时间（c、d）分布特征 实验结果 1. 数据库规模与覆盖面。 最终数据库包含约27万条记录、46个字段，来自258个数据源，时间跨度为1880—2016年，覆盖全球所有大洋与5,557个独立采样地点，是全球首个系统整合中层带浮游动物与微型游泳动物定量数据的专题数据库。 2. 主流网具构成清晰。 数据库对来源网具做了标准化归类，Juday网、多联开闭网等经典网型均有大量收录，其中MPN-HYDROBIOS多联浮游生物网贡献10,691条定量记录，并被单独列为一种标准网型；其网孔范围为55—300 µm、网口面积覆盖0.125、0.25、0.5与1 m²，是分层采集的代表性网具。 3. 数据完整性存在明显缺口。 相当一部分记录缺失关键信息：仅14.8%与17.6%的记录能分辨为白天与夜间采样，多数记录集中在1960年之后；此外，记录中普遍缺少生物体尺寸信息，而尺寸决定了摄食关系与碳输出贡献，这构成数据库应用上的一大限制。 4. 标准化校准有效压缩了方法学偏差。 以磷虾类（Euphausiacea）为示例，原始密度数据因网孔、拖网方式与季节不同而分散，经线性回归逐步校准后，对数转换后的密度分布趋于对称并聚集到同一均值附近，表明校准流程确实消除了主要的方法学差异。 研究结论 这项工作是全球中层带生态研究的一项基础性工程：它第一次把横跨一个多世纪、来源与方法各异的定量数据整合进同一框架，并通过网孔—拖网—季节的逐步校准，让原本不可比的历史丰度数据具备了横向对照的可能。数据库以开放的Excel文件形式发布（Zenodo，CC BY 4.0），并配套元数据说明与R代码，可供全球研究者持续补充与更新，从而推动对中层带生物分布与碳泵功能的宏观认识。 在本数据库贡献突出的HYDRO-BIOS MPN多联浮游生物网，是中层带分层采样的重要技术担当。该系列网具网孔覆盖55—300 µm、网口提供0.125、0.25、0.5与1 m²四种规格，正对应中层浮游动物与微型游泳动物的不同体径范围，可一次下放分层获取多个水层样品，大幅提升深层采样的效率与层间分辨率。MultiNet系列现有Mini、Midi、Maxi与Mammoth等型号，最大工作水深达6000 m，支持搭载CTD及多种传感器，并具备在线与离线两种工作模式，能够灵活适配不同深度的分层定量研究，为构建可比较、可复用的深层生态数据集提供了硬件保障。 参考文献 Egorova Y, Pakhomov EA, McIvor I, Le A, Spesivy T. Mesopelagic Mesozooplankton and Micronekton Database. Scientific Data 12: 1294 (2025). https://doi.org/10.1038/s41597-025-05638-w 相关产品链接 德国HYDRO-BIOS公司 浮游生物多联采样网

地球上最大规模的动物迁徙不在非洲草原，而在海洋：每天黄昏，无数浮游动物、鱼类和头足类从暮光带涌向表层觅食，黎明前又返回深处藏匿。2020年，美国缅因大学、伍兹霍尔海洋研究所、法国索邦大学 Villefranche 海洋学实验室等机构的联合团队Nils Haëntjens、Emmanuel Boss等在《Geophysical Research Letters》发表成果，证明遍布全球的生物地球化学Argo浮标（BGC-Argo）能够“看见”这场迁徙的中层生物信号，而船载法国HYDROPTIC公司UVP5原位成像系统正是这一结论的关键“公证人”。 研究背景 中层鱼类与浮游动物昼夜垂直迁移（DVM）是海洋食物泵的重要引擎——它们夜间在表层进食，白天把碳“搬运”并排泄进暮光带。但研究这些生物传统上只能依赖科考船：声学鱼探仪受船底气泡与噪声干扰、网采逃逸率高、且船只的时空覆盖极其有限。BGC-Argo浮标阵列则在全球数百个点位每日连续测量水温、盐度、溶解氧、叶绿素与颗粒后向散射，是名副其实的“全天候哨兵”。问题在于：浮标搭载的生化传感器能否捕捉到迁移生物的踪迹？此前有研究在浮标溶解氧剖面中见过疑似生物信号，但缺乏独立证据。要坐实“浮标看到了生物”，就需要在同一海域用声学、成像与网采三种独立手段同时“验货”。 研究过程 研究依托北大西洋气溶胶与海洋生态系统研究计划（NAAMES）。2017年9月5—7日，科考船在西北大西洋一处站位（44°21.8′N, 43°21.5′W）开展连续观测：船载科学鱼探仪（38 kHz与120 kHz）记录声散射层；CTD挂载法国HYDROPTIC公司UVP5水下颗粒物和浮游动物图像原位采集系统（5HD高清型）反复下潜，对大于600微米的浮游动物与海洋雪连续成像，并输出大于64微米颗粒的粒径分布；Isaacs-Kidd中层拖网同步采样中层鱼类。UVP图像与元数据导入EcoTaxa平台处理，逐帧识别桡足类、磷虾、放射虫、毛颚动物等类群。与此同时，附近一具BGC-Argo型剖面浮标（WMO 5903108）正以1—1.5个观测/分巴的超高分辨率剖面测量荧光溶解有机物（FDOM）与颗粒后向散射（bbp）——浮标与船站平均相距22公里、时间差平均仅1.4天，构成20组“船-浮标”配对观测。 图1. 2017年9月5—7日NAAMES站位船载38 kHz声学回波时序：灰色阴影为估算的DVM散射层深度轨迹，黄线为CTD/UVP下潜剖面，橙线及其圆点为浮标FDOM剖面中的 spike 信号（图片来源：Haëntjens et al., 2020 Fig.1） 实验结果 一、三类独立观测在同一深度“会师”。 声学显示生物白天下潜至约350米、夜间上浮至约50米；UVP5的成像剖面与之高度吻合——夜间上层200米内浮游动物丰度升高，峰值出现在50米，恰与声学迁移层重叠；白天丰度高值则出现在深层。浮标FDOM与bbp剖面中出现的“尖峰层”（spike layers）位于约300米，与声学散射层和UVP观测的生物层深度一致或略浅。20组船-浮标配对中，3组（15%）存在FDOM尖峰层、5组（25%）存在单个尖峰。 图2. 同一站位浮标生化剖面（b）与船载声学（a）对比；右侧（c）为UVP5观测的浮游动物类群丰度剖面，按夜间、黎明、白天分列，桡足类（红）与磷虾等甲壳类占主导（图片来源：Haëntjens et al., 2020 Fig.2） 二、UVP5给出生物的“身份画像”。 UVP5图像显示该站位浮游动物以桡足类和磷虾为主，多数个体的Ferret直径介于5—25毫米；中层拖网则捕获灯笼鱼（Myctophidae）、星衫鱼（Cyclothone）等2—11厘米的中层鱼类。三类手段各管一段体型谱，拼出了完整的中层生物群落图。 三、全球浮标数据库的“体检”结果。 团队进而对全球BGC-Argo数据库中剖面分辨率高于1观测/3分巴的浮标做了系统筛查（24873条低分辨率的APEX浮标剖面因无法检出信号被排除在分析之外），发现：尖峰层白天更深、夜间上浮；北半球冬末至秋季信号最强，南大洋次之；夜间检出率显著低于白天。声学估算的迁移速度约0.06米/秒，团队据此建议浮标剖面速度应低于0.08米/秒——这正是生物能“跟上”浮标、留下连续信号的速度阈值。相比之下，CTD玫瑰架以0.5—1米/秒快速下潜且排水量大，反而会“惊走”生物，这也解释了为何船载Rosette传感器看不到尖峰。 图3. 全球BGC-Argo浮标bbp尖峰层分析：(a)5°×5°网格内尖峰层检出比例，(b)尖峰层深度随太阳高度角的变化，(c)北大西洋与南大洋检出率的季节变化（图片来源：Haëntjens et al., 2020 Fig.3） 研究结论 这项研究首次系统证明：BGC-Argo浮标的FDOM与bbp剖面尖峰可以作为中层生物聚合与迁移的探测器，把“地球上最大动物迁徙”的观测延伸到船只罕至的偏远海域与冬季。而这场“浮标革命”的成立，离不开UVP5提供的独立成像验证——正是它逐帧记录下的浮游动物丰度与类群剖面，让声学层、光学尖峰与生物实体一一对应。论文结尾还展望：随着HYDROPTIC公司UVP6-LP等微型原位相机装载上浮标、微型声呐等主动声学传感器成熟，浮标将真正集“听、看、辨”于一身。从船载UVP5到浮标载UVP6，HYDROPTIC的UVP家族正在把原位定量成像嵌入全球海洋观测系统——今天用于验证发现，明天即为常态监测输出每一帧可分类、可溯源的生物图像数据。 参考文献 Haëntjens, N., Della Penna, A., Briggs, N., Karp-Boss, L., Gaube, P., Claustre, H., Boss, E. (2020). Detecting Mesopelagic Organisms Using Biogeochemical-Argo Floats. Geophysical Research Letters, 47(6), e2019GL086088. DOI: 10.1029/2019GL086088 Picheral, M., Guidi, L., Stemmann, L., Karl, D. M., Iddaoud, G., Gorsky, G. (2010). The Underwater Vision Profiler 5: An advanced instrument for high spatial resolution studies of particle size spectra and zooplankton. Limnology and Oceanography: Methods, 8(9), 462-473. DOI: 10.4319/lom.2010.8.462（UVP5方法参考） 相关产品链接 法国HYDROPTIC公司 UVP6-HF水下颗粒物和浮游动物图像原位采集系统 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