海洋所研究發(fā)現(xiàn)西太平洋海山促進(jìn)了其最小含氧帶的擴(kuò)張
近日,中國(guó)科學(xué)院海洋研究所海洋生源物質(zhì)循環(huán)與碳匯過(guò)程研究組在揭示西太平洋海山對(duì)最小含氧帶(OMZ)的擴(kuò)張影響上取得新認(rèn)識(shí),研究成果發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Progress in Oceanography上。
海山和OMZ是深海大洋中兩類時(shí)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(jìn)而形成獨(dú)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(kuò)張,對(duì)全球物質(zhì)循環(huán)、生物活動(dòng)和氣候變化產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。然而,“海山效應(yīng)”是否會(huì)改變以海水分層為基礎(chǔ)的OMZ結(jié)構(gòu),進(jìn)而影響深海低氧環(huán)境及碳匯過(guò)程,長(zhǎng)期以來(lái)缺乏深入探索和系統(tǒng)驗(yàn)證。
中國(guó)科學(xué)院海洋研究所針對(duì)西太平洋深海海山生態(tài)系統(tǒng),先后組織實(shí)施了7個(gè)海山航次的綜合調(diào)查。研究團(tuán)隊(duì)基于對(duì)西太平洋M4海山兩個(gè)航次的調(diào)查,通過(guò)對(duì)DO、葉綠素a(Chl a)、顆粒有機(jī)碳(POC)、營(yíng)養(yǎng)鹽、pH及溫鹽等要素的高分辨率剖面分析,揭示了兩個(gè)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(gè)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(gè)航次中均存在“海山效應(yīng)”,且航次1的“海山效應(yīng)”更強(qiáng)。以3.2 mg/L為閾值,航次1和航次2中OMZ范圍和強(qiáng)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(gè)航次中OMZ的分布
研究團(tuán)隊(duì)對(duì)海山與OMZ擴(kuò)張的關(guān)系進(jìn)行了探究,提出了海山對(duì)OMZ影響的兩種可能機(jī)制。一是地形阻擋的水動(dòng)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(kuò)大;二是有機(jī)質(zhì)降解的生物地球化學(xué)效應(yīng):海山基底富集的珊瑚、底棲生物與有機(jī)質(zhì)分解持續(xù)消耗DO,產(chǎn)生局地低氧區(qū),從而增強(qiáng)OMZ的下邊界范圍和強(qiáng)度(圖2)。

圖2 西太平洋海山對(duì)OMZ擴(kuò)張的潛在影響機(jī)制
論文第一作者為中國(guó)科學(xué)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(xué)剛研究員,徐奎棟、溫麗聯(lián)、戴佳佳、孫毅、鐘國(guó)榮、田德統(tǒng)、袁華茂、段麗琴等為共同作者。研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金等項(xiàng)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.
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