近日，法国索邦大学主导的科研团队在安哥拉海盆慢流区利用搭载UVP6的BGC-Argo浮标开展了为期一年的连续观测，首次实现对海洋雪形态、沉降速度与垂直衰减的原位同步量化，揭示了颗粒物形态对生物碳泵效率的关键调控作用，为改进海洋碳循环模型提供了重要依据。 研究背景 生物碳泵（BCP）是海洋调节全球气候的核心过程，通过将表层光合作用固定的有机碳向深海输送，实现长期碳封存。其中，颗粒物沉降贡献了约90%的垂直碳通量。传统观点认为粒径是决定沉降速度的主导因素，但近年来离体实验和理论分析指出，颗粒形态（孔隙度、密实度、几何形状）同样重要，甚至可能超越粒径的影响。然而，由于原位观测技术限制，自然海洋雪形态与其沉降行为之间的关系长期缺乏系统量化。此外，海洋中层（100-1000 m）碳供给与代谢需求失衡、碳通量衰减机制不明等问题，也亟需高分辨率原位观测数据予以破解。 “UVP6水下颗粒物和浮游动物图像原位采集系统”与生物地球化学Argo浮标的结合，为解析上述难题提供了关键技术支撑。 研究过程 2021年5月至2022年4月，科研团队在安哥拉海盆慢流区（图1）部署搭载UVP6的BGC-Argo浮标（WMO 6903096），以每3天一次的频率完成0-1000 m剖面观测，直至浮标回收，获取覆盖完整年周期的高分辨率数据集。 UVP6（图2）作为核心观测模块，能够原位采集100 μm至数毫米的颗粒物图像，并精准提取了27项颗粒物的关键形态特征（面积、周长、灰度、圆度等）。基于这些特征，通过多种统计学方法，将海洋雪划分为四种形态类型——絮状物（多孔蓬松）、聚集体（致密大颗粒）、丝状物（细长，可能含蓝藻）和球状物（小而圆，可能为粪球），并估算各类型海洋雪的沉降速度和衰减指数。浮标同时搭载多种传感器，结合卫星遥感和拉格朗日诊断分析输出事件的水动力背景。 图1 BGC-Argo浮标在安哥拉地区的部署位置及一年漂移轨迹，实心圆点对应六次输出事件 图2UVP6水下颗粒物和浮游动物图像原位采集系统 实验结果 1.识别六次间歇性输出事件： UVP6数据显示研究期间识别出7次表层海洋雪输出事件（图3，图4），其中6次形成向深层的输出羽流。前五次事件以球状物和丝状物为主，这与上升流驱动的浮游植物水华相关；最后一次事件以聚集体为主，可能与刚果河海岸输入有关。 图3 垂直分层的宏观颗粒物浓度时间序列，灰色阴影标记六次输出事件 图4 宏观颗粒物通量的深度-时间分布，红色竖线分隔六次事件 2.发现四种海洋雪形态，证实形态对沉降速度的调控作用： UVP6获取的高分辨率图像经分类后，成功识别出四种具有明确形态差异的海洋雪类型（图5）：絮状物、聚集体、丝状物和球状物。 在相同粒径范围（1.02-1.29 mm）内，球状物和聚集体沉降最快（46±24 m/d和35±9 m/d），絮状物和丝状物较慢（16±4 m/d和18±6 m/d）。所有颗粒（>100 μm）沉降速度随粒径增大而增加（10-150 m/d），但同一粒径下不同形态差异显著（图6），证实形态对沉降速度的独立控制作用。本研究估算的原位沉降速度显著低于离体实验，表明传统方法可能高估真实沉降速率。 图5（a）四种形态海洋雪类型示例（絮状物、聚集体、丝状物、球状物）；（b）各形态的平均形态特征（周长、圆度、灰度） 图6 不同形态海洋雪的沉降速度与粒径关系 3.揭示形态驱动的衰减差异（图7）： 球状物衰减最弱（b=0.27±0.23），聚集体居中（b=0.88±0.3），絮状物和丝状物衰减最强（b≈1.8）。随深度增加，絮状物和丝状物比例下降，球状物比例上升，表明密实颗粒更易输送到深层。衰减主要发生在表层200 m内，与微生物降解和浮游动物摄食有关。 图7 不同形态海洋雪的衰减指数与粒径关系 4.环境因子调控作用： 典型冗余分析显示，温度、溶解氧、密度等环境变量与颗粒形态组成显著相关（图8），上升流驱动的营养盐输入和物理水团结构共同调控颗粒物生产与输出过程。 图8 环境变量与四种形态海洋雪的关系 研究结论 本研究揭示了海洋雪形态在驱动碳输出中的核心作用，为改进生物碳泵模型、评估海洋碳封存潜力提供了新的观测依据和方法学支撑。未来结合多平台自主观测设备协同部署，UVP6将为完善全球气候模型碳循环参数化方案、精准评估海洋碳汇潜力提供坚实数据基础。 参考文献 1.Soviadan Y D, Beck M, Habib J, et al. Marine snow morphology drives sinking and attenuation in the ocean interior[J]. Biogeosciences, 2025, 22(14): 3485-3502.

德国汉堡大学与莱布尼茨热带海洋研究中心科研团队，依托德国HYDRO-BIOS公司的沉降物捕集器，在本格拉上升流海域进行了十余年的连续观测，系统揭示了浮游动物迁移与底层水氧化还原环境对碳垂向输送和沉积保存的关键调控作用。 研究背景 海洋“生物碳泵”是将大气二氧化碳转化为颗粒有机碳（POC）并输送至深海的核心过程，对全球碳循环与气候调节至关重要。然而，碳从表层向海底的输送受浮游动物活动、水体含氧量及颗粒物沉降路径等多种因素影响，其通量与最终归宿仍存在较大不确定性。营养盐丰富、生产力高的上升流系统是研究碳输出与保存机制的天然实验室。本格拉上升流系统作为全球四大东边界上升流系统之一，其北部与南部子系统在水团结构、氧含量及生物群落方面差异显著，为探究碳通量调控机制提供了理想的对比场景。 长期以来，直接测定海洋中沉降的颗粒物通量存在技术挑战。沉降物捕集器作为一种能够原位、长期收集水体中沉降颗粒的设备，已成为量化碳垂直通量、解析其组成与动态的关键工具。其中，德国HYDRO-BIOS公司生产的系列沉降物捕集器，凭借其可靠的设计与长期稳定运行能力，在全球海洋生物地球化学循环研究中得到了广泛应用。 研究过程 研究团队在本格拉上升流系统北部（nBUS）与南部（sBUS）分别布设了长期锚系式沉降物捕集器，持续观测超过十年（2009~2022年）。并在2019~2021年利用16套自由漂浮式沉降物捕集器阵列进行了三个航次的强化观测。 图1 研究区域表层沉积物中的POC浓度空间分布。黄色星号表示自由漂浮式沉降物捕集器阵列投放站位；红色菱形表示长期锚系站位 长期锚系式沉降物捕集器：采用德国HYDRO-BIOS公司多通道沉降物捕集器MST12（图2）。该设备配备12个独立样品瓶，可按预设程序（9~40天间隔）自动旋转，实现对不同时间段颗粒物的连续收集。捕集器布放在近海底约64m和100m水深处，长期监测该层的颗粒物沉降通量。 自由漂浮式沉降物捕集器阵列：使用HYDRO-BIOS公司Saarso单通道沉降物捕集器（图3），每套自由漂浮式沉降物捕集器阵列搭载4~7个捕集器，布放深度从50m至500m不等。配备浮力单元与GPS定位系统，便于追踪和回收。 两种沉降物捕集器的沉降筒直径与长度比例均为1：4，该设计能最大程度的防止已经收集到的沉降物被海流冲出来，确保样品的准确性和代表性。 图2 多通道沉降物捕集器MST12 图3 单通道沉降物捕集器 所有样品瓶在布放前经HgCl₂和浓盐水预处理以抑制微生物降解。回收后，样品经1mm筛网分离，大于1mm部分认定为游泳生物，小于1mm部分认定为被动沉降颗粒。通过过滤、干燥及元素分析，分别计算出“主动POC通量”（生物活体贡献）和“被动POC通量”（颗粒沉降贡献）。 实验结果 1.浮游动物的关键作用：研究首次在本格拉系统量化了不同类群浮游动物对碳通量的直接贡献。结果表明，桡足类在主动碳输送中占主导地位（在nBUS和sBUS分别贡献约55.7%和46.2%的主动POC通量）。总体而言，南部子系统的主动POC通量是北部的近3倍，尤其在表层100m内差异显著。 图4 不同浮游动物类群在主动POC通量中所占的平均比例。Amph–端足类，Cope–桡足类，Deca–十足类，Euph–磷虾类，Ostr–介形类，Ptero–翼足类，Fish–鱼类幼体，Gela–胶质类生物，Zoo–未进一步鉴定的浮游动物 2.被动通量的衰减规律：尽管两地生物活动强度不同，但测得的被动POC通量却非常接近。该通量随水深增加而衰减的趋势（图5），符合经典的Martin通量衰减模型。通过拟合数据，得到了适用于本格拉海区的衰减参数，证实了即便在动态的上升流区，颗粒碳的平均输出行为仍具有可预测的系统性规律。 图5 观测到的POC通量随水深变化的散点图，并叠加拟合了不同衰减系数（b值）的Martin曲线 3.氧气对碳保存的决定性影响：研究发现，尽管两地的碳输出通量相似，但北部子系统沉积物表面的POC浓度远高于南部（图1），形成了显著的“富碳泥带”。这与北部更强烈、更持久的近底层缺氧区直接相关（图6）。低氧环境显著减缓了微生物对沉降有机碳的降解速率，从而极大地提升了碳在沉积物中的埋藏与保存效率。 图6 nBUS和sBUS子系统示意图。绿色箭头及其大小表征主动输送路径；黑色曲线表示基于Martin曲线的被动POC通量；红色与蓝色箭头指示上升流源水团的贡献及输入路径；深棕色区域代表北部子系统存在的富POC泥带，该特征在南部子系统中缺失 研究结论 这项结合长期锚系与短期漂浮观测的综合研究，清晰揭示了海洋碳泵在本格拉上升流系统中的运作细节：浮游动物（尤以桡足类为主）是碳主动输送的关键载体；被动碳通量符合物理衰减规律，受生产力和水深控制；底层水低氧环境是促进碳在沉积物中长期保存的决定性因素。 研究印证了HYDRO-BIOS沉降物捕集器在精确量化碳通量、解析碳泵过程方面的关键作用，为理解海洋碳汇机制及气候响应提供了坚实数据基础。 参考文献 1.Meiritz, L. C., Rixen, T., van der Plas, A. K., Lamont, T., and Lahajnar, N.: The influence of zooplankton and oxygen on the particulate organic carbon flux in the Benguela Upwelling System, Biogeosciences, 21, 5261–5276, https://doi.org/10.5194/bg-21-5261-2024, 2024.

近期，华东师范大学科研团队聚焦南海西北部水体微塑料的分布特征、来源及输运机制展开专项研究。团队采用大型原位过滤装置——浮游生物泵，系统获取了50~1000米水层的微塑料定量数据，为深入解析边缘海微塑料垂直迁移过程、评估海洋污染生态风险提供了关键科学依据。研究背景微塑料污染已成为全球性重大海洋环境问题。海洋作为微塑料的主要汇集体，传统研究多聚焦于表层水体，并普遍认为微塑料主要通过洋流实现水平方向的扩散传输。然而，微塑料的迁移过程并非局限于表层，其也可通过多重机制发生垂直迁移，包括物理过程（如湍流、温盐环流）及生物地球化学过程（如生物附着、海洋雪聚集、粪便颗粒沉降），使整个水柱成为潜在的微塑料储库。南海作为西太平洋半封闭边缘海，受高强度人类活动与大型河流输入影响，其表层微塑料污染已获证实，但关于中深水层（尤其是500米以深）微塑料的分布、组成与通量数据极为匮乏，严重制约了对该区域塑料全路径输运与深海生态风险的理解。为填补这一空白，研究团队采用大体积原位过滤技术（浮游生物泵），对南海西北部50~1000米水柱进行系统采样，旨在获取其垂直分布基线数据，并揭示环境因子与输运机制的关键影响。研究方法研究于2020年夏季在南海西北部3个站位（沿115°E分布，图1）开展，采用浮游生物泵（KC Denmark，图2）进行大体积原位过滤，共采集50~1000米水层的11个样品。采样后，通过立体显微镜进行形貌观察与计数，并利用微傅里叶变换红外光谱（μ-FTIR）鉴定聚合物组成。之后采用多种数据分析方法探究微塑料分布与环境因子之间的关系。浮游生物泵工作原理：该设备通过抽水泵持续抽取含有微塑料的海水样品，海水流经配套过滤网衣时，微塑料颗粒被截留，最终目标微塑料样品富集于网底收集管内，从而完成整个采样操作。图1 南海西北部采样站位图2 浮游生物泵工作原理示意图及现场工作图研究结果1.丰度与垂直分布：微塑料丰度范围为0.2~1.5 n/m³，平均值为0.56 ± 0.40 n/m³。丰度随深度增加呈显著下降趋势（r = -0.74，p < 0.01），50米层平均丰度最高（1.00 ± 0.43 n/m³），1000米层降至0.2 n/m³（图3）。图3 各采样站位的微塑料丰度（a：W1，b：W2，c：W3）及平均微塑料丰度（d）2.组成特征：微塑料以碎片（72.58%）和纤维（20.97%）为主（图4），颜色以透明（43.55%）和绿色（22.58%）居多。聚合物以聚丙烯（PP）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）为主（各占22.58%），其中PET多存在于纤维与碎片中。图4 各采样站位不同水层中微塑料的形态、颜色及聚合物类型组成3.粒径分布：微塑料平均粒径为0.91 ± 0.97 mm（图5），不同水层间无显著差异（p > 0.05），但500米层平均粒径最大（1.14 ± 1.46 mm）。小于1 mm的微塑料占总数的70%以上。图5 南海西北部水体中不同深度（a）、不同站位（b）及频率分布（c）的微塑料粒径4.来源与输运机制：NMDS分析表明，透光层（<200 m）与无光层（>200 m）微塑料群落具有较高相似性（图6），说明水柱微塑料主要来源于表层水。Mantel检验显示，微塑料丰度与水深、盐度、密度呈显著负相关，与电导率、溶解氧呈正相关。尽管PP、PE等低密度聚合物理论上应漂浮于表层，但本研究在深水层（如800米）仍检出其存在，说明生物过程与物理过程共同驱动微塑料向深层迁移。图6 各采样站位的微塑料NMDS分析（a）及微塑料丰度、特征与环境因子的Mantel检验（b）研究结论本研究借助浮游生物泵这一大体积原位过滤设备，首次系统揭示了南海西北部水柱中微塑料的垂直分布特征。结果表明，微塑料在整层水柱中均有分布，且其丰度随深度递减。组成以碎片和纤维为主，PP与PET为主要聚合物类型。微塑料的垂直迁移受多种海洋过程共同调控，不仅受密度与海水物化性质影响，生物活动及海洋动力过程亦起到关键作用。研究结果凸显了浮游生物泵作为大体积原位采样方法的核心优势，为南海微塑料污染评估与管控提供了重要数据。未来应进一步开展标准化方法研究，并通过跨学科手段深化对微塑料垂直输运机制及其生态效应的理解。参考文献1.Li, C. J., Zhu, L. X., Wang, X. H., & Li, D. J. (2025). Elucidating the distribution and characteristics of microplastics in water column of the northwestern South China Sea with a large-volume in situ filtration technology (plankton pump). Frontiers in Marine Science, 12, 1556592. https://doi.org/10.3389/fmars.2025.1556592

挪威卑尔根大学科研团队利用MultiNet浮游生物多联采样网，对冰缘区放射虫群落开展了系统性调查，明确了放射虫群落在浮游植物水华梯度下的生态响应机制与种群动态特征，并揭示了其在冰缘环境梯度上的分布规律。研究背景放射虫是海洋原生动物的重要类群，其硅质骨骼在古海洋学重建中具有指示意义。以往研究多聚焦于放射虫在古海洋学与地层学中的应用，而对冰缘区放射虫种群生态过程的认识较为有限，尤其缺乏种群动态与环境因子之间关系的定量解析。研究方法研究团队于夏季在格陵兰海冰缘区开展了综合调查，利用德国HYDRO-BIOS公司的MultiNet浮游生物多联采样网垂直分层采样，成功获取了18个站点的次表层放射虫纯净样本及水文数据。图1.放射虫样品采集站点位置图MultiNet是一款高效的浮游生物多联采样网，支持垂直、水平或斜向拖网作业，可搭载5至9个网衣及多参数水质仪。在单次收放过程中，MultiNet能够分层采集不同水层的浮游生物，并同步记录温度、盐度、叶绿素a等关键水文参数。图2.MultiNet浮游生物多联采样网研究结合显微镜鉴定与多元统计分析，将数据矩阵转化为可视化生态排序图，揭示了放射虫种群的空间分布特征及其与浮游植物水华同步演替的生态过程。同时，研究基于同步采集的水文数据，实现了生物分布特征与水文环境要素的多维互证。研究结果1.物种组成与丰度所有调查站位的样本中均成功检出放射虫，共计鉴定出43个分类单元。放射虫群落结构呈现出高度集中化的特征，泡沫虫目的Leptodermum及罩笼虫目的Setosa、Gracilipes和Longispinum合计占总丰度的90%以上，构成了该海域夏季浮游动物群落的绝对优势类群。图3.格陵兰海冰缘区放射虫相对丰度2.群落梯度分布调查站位可聚合为三个特征鲜明的放射虫类群，其在空间上呈从冰缘覆盖区向开阔水域延伸的环境梯度。靠近冰缘的站位组以Setosa和Gracilipes的高丰度为特征，远离冰缘的开阔水域站位组由Leptodermum及Longispinum所主导。放射虫群落结构随冰缘物理与生物环境梯度呈现有序演替。图4.基于航次数据汇总的聚类分析结果3.丰度与环境因子关系放射虫总丰度与上层水体中褐藻色素的积分浓度呈显著正相关，且不同放射虫类群对环境因子的响应有所差异。Setosa和Gracilipes的空间分布与叶绿素a及褐藻色素均显著相关，Leptodermum和Longispinum的分布则与叶绿素a及褐藻色素无统计关联，间接证明二者具有不同的摄食生态位。图5.叶绿素a、脱镁色素与放射虫的站位分布序列图6.放射虫类群与光合色素分布关系的冗余分析双序图研究结论本研究借助MultiNet，对海冰缘区的放射虫群落开展系统性调查，证实格陵兰海冰缘区放射虫群落的演替与浮游植物藻华进程紧密同步，其种群动态与微型浮游动植物的摄食关系深度耦合。研究过程中，MultiNet同步完成了浮游生物采集与水文环境测量，显著提升了观测效率，展现了其在海洋生态综合调查中的重要应用潜力。参考文献1.Kwasniewski, S., Głuchowska, M., & Walkusz, W. (2022). Zooplankton community structure and trophic interactions in the marginal ice zone of the Fram Strait.Progress in Oceanography,209, 102896.2.Gómez, F., & Souissi, S. (2022). Radiolarian assemblages as indicators of water masses and climate change in the Arctic Ocean.Marine Micropaleontology,170, 102101.

近日，多国研究团队在本格拉上升流系统气旋涡旋中，首次以准拉格朗日观测明确了“全涡旋核心俯冲泵（FECSP）”这一新型海洋碳输出机制，并阐明了涡旋碳氧收支平衡规律。在该研究中，UVP6作为核心装备，为解析中尺度涡生物地球化学过程提供了关键数据。研究背景生物碳泵（BCP）是海洋调节全球气候的关键过程，通过将表层吸收的大气二氧化碳转化为颗粒有机碳（POC）并向深海输送，实现长期碳封存。其中，传统认知中的生物重力泵（BGP）是碳输出的主要途径，但中尺度涡（直径数十至数百公里、寿命数周至数月）驱动的碳迁移长期缺乏系统量化，海洋中层（200-1000米）碳供给与代谢需求失衡、碳氧循环耦合等问题，受观测技术所限难以精准破解。涡旋可捕获富营养水体且孤立于周边环境，是研究水团生物地球化学过程的天然“实验室”。传统欧拉观测难以追踪移动涡旋，而UVP6与生物地球化学Argo（BGC-Argo）浮标的结合，实现了对涡旋的长期跟随式观测，为破解上述科学难题提供了关键技术支撑。研究方法2021年4月，研究团队在本格拉上升流系统气旋涡旋中，部署了搭载UVP6（图1） 的BGC-Argo浮标（图2），并以准拉格朗日策略连续观测五个月，直至涡旋与另一气旋合并消散。图1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图2BGC-Argo浮标运行轨迹及分析所得的涡旋轨迹UVP6作为核心观测模块，可原位采集0.102-16.40mm粒径范围的颗粒物与浮游生物图像，精准获取颗粒丰度、粒径分布等关键参数。后续通过经验关系计算高分辨率POC通量与再矿化速率。浮标还搭配了多种传感器，结合卫星遥感、船载ADCP数据，构建“原位观测-卫星验证-模型反演”框架，全程跟随涡旋核心，获取覆盖其完整生命周期的高时空分辨率数据集。研究结果1.发现新型碳输出机制——全涡旋核心俯冲泵（FECSP，图3）UVP6获取的颗粒物粒径谱与POC通量数据显示，涡旋核心在西向漂移过程中持续俯冲，带动水体中的POC向深海输送。该机制（FECSP）在450米深度的碳输出量达到239±156吨C/天，约占生物重力泵（BGP，647±377吨C/天）的1/4至1/2，成为涡旋环境下不可忽视的碳汇途径。这一发现首次证实了全涡旋俯冲对碳输出的显著贡献，填补了传统生物碳泵研究的空白。图3a为FECSP与生物重力泵（BGP）的碳输出原理示意图；b量化了不同深度下FECSP与BGP的POC输出率2.破解海洋中层碳氧收支失衡难题通过UVP6数据计算的颗粒相关呼吸率（PARR）与水体碳移除率，在扩展粒径谱至0.025-0.102mm（填补UVP与颗粒物后向散射传感器的观测空白）后，与氧消耗率实现了良好匹配（320米以下尤为显著）。研究表明，0.025-0.102mm粒径范围的颗粒物是碳库的重要组成部分，其贡献此前被严重低估，这一发现为调和长期存在的海洋中层碳供给与需求失衡矛盾提供了关键依据（图4）。图4a为碳移除率计算的箱式模型；b、c对比了不同粒径谱（含0.025-0.102mm 扩展粒径）下，碳移除率、颗粒相关呼吸率（PARR）与氧消耗率的匹配情况3.揭示涡旋动态对生物地球化学特性的调控作用UVP6观测数据显示，涡旋核心在俯冲过程中，其等密度面深度从290米逐步加深至370米，伴随温度负异常（达-5.42℃）和POC垂直分布的显著变化；而涡旋合并事件后，混合层深度从65米加深至181米，核心区域微米级颗粒物（MiP）的POC浓度显著升高（图5）。这些变化表明，涡旋的俯冲与合并过程通过改变水体稳定性和颗粒物分布，直接调控碳循环效率。图5b（温度）、c（溶解氧）展示了涡旋俯冲过程中等密度面加深、温度负异常的变化；2f-h（POC相关参数）呈现了涡旋合并前后MiP-POC浓度的波动研究结论本研究首次明确FECSP新型碳输出机制，证实中尺度涡在全球碳汇中的重要作用。UVP6所提供的高分辨率颗粒物粒径谱与POC通量数据，是解析涡旋碳循环过程、量化碳氧收支平衡的核心支撑，其原位成像能力有效突破了传统观测技术在移动水体研究中的局限，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不可替代性。未来，结合多平台自主观测设备协同部署，UVP6将为完善全球气候模型碳循环参数化方案、精准评估海洋碳汇潜力提供坚实数据基础，为应对气候变化提供科学支撑。参考文献1.Baudena A,Laxenaire R, Catalano C,etal. A Lagrangian perspective reveals the carbon and oxygen budget of an oceanic eddy【J】. Communications Earth & Environment,2025,6:318.

近期，法国索邦大学的科研团队，基于ZooSCAN成像系统与EcoTaxa浮游生物大数据共享平台，对法国首个海洋保护区—伊鲁瓦海海洋自然公园进行了长达14年（2010–2023年）的系统性监测，绘制出一幅浮游生物在复杂水文环境中动态变化的生态图景，深刻揭示了浮游生物群落随沿岸至离岸环境梯度变化的内在规律。研究背景浮游生物作为海洋食物网的基石与碳循环的关键推动者，其群落变化是衡量海洋生态系统健康的重要指标。伊鲁瓦海位于英吉利海峡与大西洋的交汇处，受乌尚特锋面影响显著，形成了得天独厚的沿岸-离岸环境梯度，为研究浮游生物响应环境因子的一系列过程提供了一个理想的天然实验室。然而，该海域研究一直存在一个关键短板：缺乏一套系统性的浮游生物数据集，其数据必须兼具高度的分类一致性与可溯源的形态信息。为此，研究团队创新性地融合传统显微镜技术与现代数字成像方法，构建了一套涵盖浮游植物与浮游动物的开放式数据集，旨在揭示这一保护区内浮游生物群落的长期演变规律及其背后的驱动机制。研究方法研究在伊鲁瓦海布设两条断面（B与D）及三个沿岸站点，开展季节性采样（图1）。浮游植物通过显微镜由同一名专家全程鉴定，确保了分类标准的统一性；浮游动物样本则全部通过ZooSCAN浮游动物图像扫描分析系统进行数字化成像（图2）。图1 伊鲁瓦海海洋自然公园的采样区图2 ZooSCAN浮游动物图像扫描分析系统ZooSCAN作为专业的浮游动物图像扫描分析系统，能够生成高分辨率的16位灰度图像。结合ZooProcess软件，系统可自动提取每个个体的形态特征参数（如长轴、短轴、面积、灰度等），并精确估算生物体积与丰度。所有图像均上传至EcoTaxa浮游生物大数据共享平台，经由机器学习算法预分类后，再由专家进行人工校验，最终将浮游动物精准归类为103个生物类群（图3），确保了数据兼具高通量处理与高分类准确度的双重优势。图3ZooSCAN为20个最丰富的分类群拍摄的浮游生物图像示例研究结果1.浮游植物研究共鉴定出573个分类单元，主要以隐藻、不等鞭毛藻、甲藻和纳米鞭毛虫为主导类群。丰度呈现出显著的年际波动，高峰期出现在2011年与2022年，但未形成一致的沿岸—离岸分布梯度（图4，图5）。群落结构在沿岸站点与断面之间表现出差异性，例如莫莱内站与桑岛站在某些年份出现了独特的蓝藻丰度高峰。图4 浮游植物平均丰度的时空动态（2010-2022）图5 浮游植物群落组成的时空动态（2010-2022）2.在浮游动物方面，研究共获取了832,830张有效个体图像，构建了包含650个样本的标准化数据集。分析结果显示，桡足类是绝对的优势类群，占总丰度的50%以上（图6，图7）。浮游动物丰度呈现出明显的近岸高、离岸低的梯度分布，尤其在D断面的近岸站点（如D1）常年维持较高水平。群落结构在空间分布上表现出显著的梯度特征：桡足类与枝角类在近岸水域比例更高，而软体动物与尾索动物则在离岸站点占据优势。值得注意的是，南部断面（D）的尾索动物比例显著高于北部断面（B）。图6 浮游动物平均丰度的时空动态（2010-2023）图7 浮游动物群落组成的时空动态（2010-2023）研究结论本研究借助ZooSCAN实现了浮游动物样本的高效数字化与标准化分析，结合浮游植物专家鉴定，成功构建了一套兼具时空广度与分类精度的长期生态数据集。研究结果表明，伊鲁瓦海浮游生物群落受到沿岸—离岸环境梯度与乌尚特锋面过程的显著影响，而其群落结构在长达十余年的观测中保持相对稳定，展现出该海洋保护区所具有的生态韧性。该数据集的开放共享不仅为海洋保护区的科学管理与管理成效评估提供了关键数据支撑，也为全球浮游生物多样性监测和功能性状研究提供了宝贵资源。ZooSCAN与EcoTaxa的协同应用，充分展现了成像技术在提升海洋生态观测效率、标准化等方面的巨大潜力与应用价值。论文相关信息1.Drago, L., Cailliau, C., Pouline, P., et al. Long-term plankton and environmental monitoring dataset from the Marine Protected Area of the Iroise Marine Natural Park (2010–2023) in the Iroise Sea, North Atlantic. ESSD, 2025.