MultiNet助力热带西太平洋深海剖面研究

近期，中国科学院南海海洋研究所科研团队借助德国HYDRO-BIOS公司的MultiNet，在Eauripik海脊两侧实现了4000米深剖面一次性连续9层浮游生物精准采样，定量揭示了硅质放射虫群落沿水深梯度的演替规律、温度调控机制及地形隔离效应。

研究背景

深海覆盖地球表面约60%的区域，其复杂的环境梯度孕育了独特的浮游生物群落。硅质放射虫是可以贯穿从表层真光层到深渊无光带的浮游原生动物，其硅质骨骼是古海洋重建的重要代用指标。然而，受限于深海采样技术与成本，全水深活体放射虫群落的系统性观测极为稀缺。

热带西太平洋的卡罗琳海盆平均水深约4500 m，其中Eauripik海脊南北走向、相对高差超过2000 m，可有效阻挡深层洋流，是研究地形隔离效应的理想窗口。此前尚无研究能在海脊两侧实现从表层至4000 m底层的同步分层采样，导致温度驱动垂向演替、海脊阻隔连通性等关键机制缺乏观测证据。HYDRO-BIOS公司的MultiNet浮游生物多联采样网可在一次拖网中完成多个预设水层顺序采样，极大提升了全水深剖面研究的可行性。

研究过程

研究团队于2023年春季在Eauripik海脊西侧（Eauripik-W站）和东侧（Eauripik-E站，图1）各开展一次全水深分层采样。核心设备采用MultiNet（孔径63μm，图2），其具备一次下放、连续9层采样的能力，避免了多次布网造成的时空差异。

根据海脊水深及环境梯度，设置了0-100 m、100-200 m、200-500 m、500-1000 m、1000-1500 m、1500-2400 m、2400-3000 m、3000-3500 m、3500-4000 m九个采样水层。采集的样品用5%甲醛固定，虎红染色区分活体，形态学鉴定属种。结合CTD温盐、叶绿素、WOA23营养盐及CMEMS流场数据，进行聚类与相关性分析。

图1 两个研究站位Eauripik-W和Eauripik-E的地理位置及其环境参数变化

图2 MultiNet浮游生物多联采样网

实验结果

1. 硅质放射虫活体群丰度与多样性：

放射虫总丰度峰值出现在0-100 m层（东侧456个/m³，西侧235个/m³），随水深递减（图3）；但近底层（3500-4000 m）西侧丰度反而高于东侧。物种多样性在100-200 m层达到峰值。

图3 两个研究站位活体硅质放射虫丰度与香农-威尔指数随深度变化趋势图。（A）为西卡

罗琳海盆Eauripik-W站；（B）为东卡罗琳海盆Eauripik-E站

2. 温度驱动四类生态型演替：

通过物种二元数据热图与温度剖面的耦合分析，研究明确了温度是主导放射虫垂向更替的核心因子（图4，图6），以24℃、8℃、1.8℃为阈值，划分四类温度生态型：高温混合层种（>24℃，0-200 m）、温跃层种（8-24℃，100-500 m）、低温种（1.8-8℃，500-2400 m）、冷水种（<1.8℃，2400-4000 m）。

相关性分析（图5）进一步显示，浅水种与温度、叶绿素正相关，深水种与营养盐（尤其是硅酸盐）正相关，与溶解氧负相关。

图4 研究区域活体放射虫物种在不同水层的热生态位分化

图5 优势种与环境参数的相关性热图

图6 不同水层优势种及其相对丰度随水深变化

3. 地形连通性与隔离：

0-2400 m范围内的三个群落层中，海脊两侧群落结构相似，连通性良好；2400-4000 m深层两侧群落显著分化：西侧只有Lithelius cf. spiralis等，东侧以Cinclopyramis trapezoides等为主。海脊物理阻隔深层洋流（U-PMOC、L-PMOC）导致两侧硅酸盐等水文差异，形成隔离效应。

图7（A）Q型聚类分析结果，显示0-2400 m三层海脊两侧样品聚为相近分支（连通性良好），2400-4000 m深层两侧各自独立分支（显著分化）；（B）地形隔离效应示意图

图8（C-F）不同深度层流场图，显示0-2400 m流场在海脊两侧一致，深层（2400-4000 m）受海脊阻隔；（A-B）温盐点聚图，揭示深层两侧水文差异

研究结论

本研究证实：（1）放射虫丰度随水深递减，近底层受海脊地形调控；（2）温度是垂向演替主控因子，以24℃、8℃、1.8℃为阈值划分四类温度生态型，可为古海洋重建提供不同水层的生物指标；（3）Eauripik海脊起关键屏障：浅层（0-2400 m）因流场一致而连通良好，深层（2400-4000 m）因阻断深层洋流而群落隔离。

MultiNet在此次研究中展现了非常好的性能，为揭示温度阈值驱动的生态位分化与地形诱导的深层隔离效应提供了关键技术支撑。

参考文献

1.程夏雯，李彤，张兰兰，等. 温度驱动与地形诱导的Eauripik海脊两侧硅质放射虫深度梯度演替及其连通性. 中国科学：地球科学, 2026, doi:10.1360/SSTe-2025-0399.