法國(guó)布雷斯特大學(xué)的科學(xué)家Valentin Siebert借助UVP6-LP及沉積物捕集器，對(duì)法國(guó)布雷斯特灣實(shí)施了高時(shí)間分辨率的環(huán)境監(jiān)測(cè)，綜述了海水的理化參數(shù)以及巨海扇蛤（Pecten maximus）的地球化學(xué)數(shù)據(jù)，探究了浮游植物群落動(dòng)態(tài)和巨海扇蛤殼中微量元素之間的聯(lián)系。

研究背景

初級(jí)生產(chǎn)者構(gòu)成了海洋食物網(wǎng)的基礎(chǔ)，海洋光自養(yǎng)生物占全球凈初級(jí)生產(chǎn)力的近一半，并固定了大量的碳。脅迫條件下（如水華期間），營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)受到限制，浮游植物細(xì)胞會(huì)分泌細(xì)胞外聚合物形成聚集體。這些聚集體通常會(huì)終止水華，并將浮游植物從透光層輸出到公海的深海層，或輸出到沿海生態(tài)系統(tǒng)的沉積物（和底棲生物）中。

盡管在海洋生態(tài)系統(tǒng)和全球氣候的運(yùn)作中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，但目前對(duì)初級(jí)生產(chǎn)者的群落動(dòng)態(tài)和控制它們的機(jī)制并沒(méi)有得到很好的描述，關(guān)于海洋初級(jí)生產(chǎn)者動(dòng)態(tài)變化的現(xiàn)有數(shù)據(jù)來(lái)源也不夠全面。為了彌補(bǔ)過(guò)去數(shù)據(jù)的不足，科學(xué)家們對(duì)生物檔案（如雙殼貝類）進(jìn)行了調(diào)查，以追蹤初級(jí)生產(chǎn)者的群落動(dòng)態(tài)。已有研究表明，一些雙殼類物種將微量元素納入其骨骼結(jié)構(gòu)的趨勢(shì)遵循水體中初級(jí)生產(chǎn)者的群落動(dòng)態(tài)模式。

因此，Valentin Siebert借助UVP6-LP及沉積物捕集器，對(duì)布雷斯特灣中的水體環(huán)境、初級(jí)生產(chǎn)者及巨海扇蛤展開(kāi)調(diào)查。

研究過(guò)程

研究地點(diǎn)位于法國(guó)布雷斯特灣（圖1），于2021年3月初至10月中旬進(jìn)行采樣、監(jiān)測(cè)。

圖1. 采樣區(qū)域

研究中使用UVP6-LP水下顆粒物和浮游動(dòng)物圖像原位采集系統(tǒng)（法國(guó)，HYDROPTIC品牌）和沉積物捕集器（德國(guó)，HYDRO-BIOS品牌）記錄水體顆粒動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。此外，收集水樣、浮游植物、布放的巨海扇蛤樣本，以評(píng)估浮游植物群落動(dòng)態(tài)和巨海扇蛤納入微量元素的狀態(tài)。

UVP6-LP水下顆粒物和浮游動(dòng)物圖像原位采集系統(tǒng)（圖2）：主要用于同時(shí)研究水下的大型顆粒物（>80μm）和浮游動(dòng)物（>700μm），并在已知水體體積下對(duì)水中顆粒物和浮游動(dòng)物進(jìn)行量化。

沉積物捕集器（圖3）：主要用于對(duì)相對(duì)垂直顆粒流較大的湖泊、大陸架和水棲環(huán)境的沉積物自動(dòng)采集。

圖2. UVP6-LP水下顆粒物和浮游動(dòng)物圖像原位采集系統(tǒng)

圖3. 12通道沉積物捕集器

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1.水體的理化參數(shù)結(jié)果如圖4、5所示。各參數(shù)值隨著季節(jié)變化、淡水流入和藻華的出現(xiàn)、結(jié)束相應(yīng)地出現(xiàn)變化。

圖4. 測(cè)量區(qū)域海水每小時(shí)的水深變化

圖5.測(cè)量區(qū)域海水溫度、鹽度、DO、葉綠素濃度和PH值結(jié)果

2. 圖6為小顆粒聚合物（80.6 μm ~ 512 μm）與大顆粒聚合物（512 μm ~ 26 mm）的平均濃度日總和隨時(shí)間變化的情況。研究期間，通過(guò)分離振幅的方法，共識(shí)別出四次聚合事件（3月30日，4月26日，5月12日，6月5日）。這些聚合事件，由為期數(shù)天的浮游植物藻華、營(yíng)養(yǎng)鹽限制或混合營(yíng)養(yǎng)型鞭毛藻物種排泄有毒化合物，導(dǎo)致細(xì)胞出現(xiàn)溶解和聚集現(xiàn)象而觸發(fā)。

圖6. UVP6-LP記錄的日平均顆粒物濃度變化情況，灰色陰影表示聚合事件

3. 使用沉積物捕集器收集海底沉積顆粒并分析化學(xué)成分的結(jié)果顯示，3月28-31日、4月26-29日、5月26-28日、6月10-12日和6月19-21日共記錄了5次完整的高碳通量事件（圖7）。3月下旬、4月下旬和5月下旬的顆粒有機(jī)碳POC輸運(yùn)峰值與UVP記錄的聚集事件同時(shí)發(fā)生，這些結(jié)果驗(yàn)證了UVP獲得的信號(hào)的可信度。

圖7. 沉積物捕獲器樣品中測(cè)量的顆粒有機(jī)碳（POC）（上曲線）

4. 之前的研究表明，巨海扇蛤殼的Ba/Ca值可以作為初級(jí)生產(chǎn)力或浮游植物特定物種豐度的代表。結(jié)果表明（圖8），巨海扇蛤貝殼中的Ba/Ca第一個(gè)峰值出現(xiàn)在6月7日或8日左右（一個(gè)硅藻華主峰期間），第二個(gè)峰值出現(xiàn)于7月2日左右（毛藻華后幾天）。此外，這些峰值的相對(duì)振幅相似，第一個(gè)峰值大約是第二個(gè)峰值的兩倍高。在巨海扇蛤貝殼中記錄到的Ba含量與在海底測(cè)量到的Ba含量或多或少遵循相同的模式，在六月初和七月初也觀察到兩個(gè)主要的峰值。

圖8. 巨海扇蛤貝殼中的Ba/Ca測(cè)量值

研究結(jié)論

科學(xué)家Valentin Siebert借助UVP6-LP和沉積物捕集器概述了在布雷斯特灣監(jiān)測(cè)期間收集的結(jié)果。他的數(shù)據(jù)有助于更好地理解浮游植物群落動(dòng)態(tài)，水體化學(xué)和巨海扇蛤殼中微量元素之間的聯(lián)系。

文章信息：

1. Siebert V, Moriceau B, Fr?hlich L, et al. HIPPO environmental monitoring: impact of phytoplankton dynamics on water column chemistry and the sclerochronology of the king scallop (Pecten maximus) as a biogenic archive for past primary production reconstructions[J]. Earth System Science Data Discussions, 2023, 2023: 1-32.

相關(guān)產(chǎn)品鏈接：法國(guó)HYDROPTIC公司 UVP6-LP水下顆粒物和浮游動(dòng)物圖像原位采集系統(tǒng)