近日,中國科學院海洋研究所海洋生源物質(zhì)循環(huán)與碳匯過程研究組在揭示西太平洋海山對最小含氧帶(OMZ)的擴張影響上取得新認識,研究成果發(fā)表在國際學術(shù)期刊Progress in Oceanography上。
海山和OMZ是深海大洋中兩類時常相伴存在的典型生境。海山作為突出海底表面的隆起,能夠改變局地水體流速與流向,形成上升流、環(huán)流、泰勒柱等水文結(jié)構(gòu),進而形成獨特的“海山效應(yīng)”。而OMZ代表著海洋中溶解氧(DO)含量顯著降低的水層,在全球變暖背景下,其水平與垂直范圍快速擴張,對全球物質(zhì)循環(huán)、生物活動和氣候變化產(chǎn)生深遠的影響。然而,“海山效應(yīng)”是否會改變以海水分層為基礎(chǔ)的OMZ結(jié)構(gòu),進而影響深海低氧環(huán)境及碳匯過程,長期以來缺乏深入探索和系統(tǒng)驗證。
中國科學院海洋研究所針對西太平洋深海海山生態(tài)系統(tǒng),先后組織實施了7個海山航次的綜合調(diào)查。研究團隊基于“科學”號科考船對西太平洋M4海山兩個航次的調(diào)查,通過對DO、葉綠素a(Chl a)、顆粒有機碳(POC)、營養(yǎng)鹽、pH及溫鹽等要素的高分辨率剖面分析,揭示了兩個航次“海山效應(yīng)”的差異,解析了該區(qū)域OMZ的結(jié)構(gòu)(圖1)。兩個航次中,M4海山山頂附近出現(xiàn)明顯的等溫線和等鹽度線抬升現(xiàn)象,伴隨硝酸鹽和磷酸鹽的上涌;且航次1山頂附近的POC平均濃度是航次2的1.99倍,表明兩個航次中均存在“海山效應(yīng)”,且航次1的“海山效應(yīng)”更強。以3.2 mg/L為閾值,航次1和航次2中OMZ范圍和強度相似,范圍分別為550~1100 m和330~1100 m,最低DO濃度分別為3.06 mg/L和3.11 mg/L,表明該區(qū)域的OMZ為典型的輕度OMZ(Mild OMZ)。

圖1 M4海山兩個航次中OMZ的分布
研究團隊對海山與OMZ擴張的關(guān)系進行了探究,提出了海山對OMZ影響的兩種可能機制。一是地形阻擋的水動力效應(yīng):海山引發(fā)的上升流抬升了200~300 m低濃度DO的等值線,使OMZ的上邊界上移,垂直范圍擴大;二是有機質(zhì)降解的生物地球化學效應(yīng):海山基底富集的珊瑚、底棲生物與有機質(zhì)分解持續(xù)消耗DO,產(chǎn)生局地低氧區(qū),從而增強OMZ的下邊界范圍和強度(圖2)。

圖2 西太平洋海山對OMZ擴張的潛在影響機制
論文第一作者為中國科學院海洋研究所馬駿副研究員,通訊作者為宋金明研究員和李學剛研究員,徐奎棟、溫麗聯(lián)、戴佳佳、孫毅、鐘國榮、田德統(tǒng)、袁華茂、段麗琴等為共同作者。研究得到了國家自然科學基金、山東省自然科學基金等項目的支持。
論文信息:
Ma, J., Wen, L., Li, X.*, Xu, K., Dai, J., Sun, Y., Zhong, G., Tian, D., Yuan, H., Duan, L., Song, J.*, 2026. Potential impact of seamount on the mild oxygen minimum zone (OMZ) in the Western Pacific. Progress in Oceanography 242, 103666.
(本文來源于中國科學院海洋研究所,“科學”號信息員封婧提供)