“一粟”之中读沧海(自然之子)

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黄邦钦 资料图片

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浩瀚海洋中,体量仅微米级的浮游植物,是比“沧海一粟”更小的存在。浮游植物扮演着怎样的角色?从其组成的细微变化中,又如何窥探海洋变化?

厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室首席科学家黄邦钦,从浮游植物入手,在我国近海开展了百余航次现场研究,建成了配套参数齐全的浮游植物实测数据集。

“大鱼吃小鱼,小鱼吃虾米,虾米吃浮游植物。”谈起自己研究的对象,今年56岁的黄邦钦打开了话匣子,“海洋浮游植物是一类单细胞的光合自养生物,是海洋的初级生产者,也是海洋生态系统的基础。”

这位厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室首席科学家、国家杰出青年科学基金获得者,用30多年时间在我国近海开展了150航次的现场研究,建成了配套参数齐全的浮游植物群落生态学实测数据集。

窥探海洋里的“大千世界”

1988年,黄邦钦从厦门大学生物系毕业,硕士毕业论文即以海洋硅藻为研究对象。彼时,厦门大学海洋生物地球化学研究组刚成立,急需生物专业人才,加入该研究组的黄邦钦由此开始了海洋生态学与全球变化研究。

浮游植物处在海洋经典食物链的底层。黄邦钦说,作为海洋蛋白质的基础提供者,浮游植物通过能量和物质传递供给食物链上游,也影响着食物链上游的生物资源,“比如海洋渔业资源,如何确定合理捕捞量,就离不开对浮游植物初级生产的研究”。

“不同海域,浮游植物的多样性不同,为什么会有差别、哪些环境因子会造成影响都是我们关注的对象。”黄邦钦说。

探秘近海海洋储碳过程

近年来,黄邦钦的研究重点是海洋生物泵。在海洋中,浮游植物可以通过光合作用固碳、储碳,从而降低大气中的二氧化碳浓度,调节全球气候。有光层海水里的浮游植物,通过光合作用固碳,将溶解在海水里的二氧化碳转化为固体的有机碳,其中一小部分在海水中沉降,深埋于深层海水中,学界将这个过程称为“海洋生物泵”。

海洋生物泵的效率其实不高,但是其过程十分复杂。大量浮游植物经食物链传递和呼吸分解作用,将碳“送”回大气,只有不到10%的碳能通过沉降深埋。即便如此,因为海洋体量庞大,海洋吸收的二氧化碳也占到了人类排放总量的近30%。不难想象,如果没有海洋,大气里的二氧化碳浓度会大幅增加。

能否通过深入系统的研究,探讨增加海洋碳汇潜力的可能性,为未来地球环境工程可能性提供依据?这正是黄邦钦近年来研究海洋生物泵的愿景所在。2016年以来,他作为国家重点研发计划项目的首席科学家,领导一项针对海洋生态系统储碳的研究,其目标就是揭示近海海洋储碳的过程及其影响因子。

“浮游植物的种类和海水性质等因素都会影响到海洋固碳、储碳的速率、效率和过程。”黄邦钦说,靠近大陆的近海,因营养丰富,浮游植物更为“茂盛”,其面积虽然不到海洋面积的10%,固碳能力却高达28%,碳汇潜力较高。

数十年积累,建成实测数据集

一台购于1997年的老式显微镜摆放在黄邦钦的实验室里。这台显微镜体积小,便于携带,他每次出海观测都喜欢带。海水腐蚀留下的斑点遍布显微镜镜身,斑点里都有他出海的记忆。

1987年12月,还在读硕士研究生的黄邦钦第一次出海参与一线观测研究,就真切体会到了出海观测的艰辛。大风大浪中颠簸,晕船的难受感从未停止过……“第一次出海就被来了个‘下马威’。”他笑言。

但他依然渴望出海,珍惜每一次一线观测的机会。一个出海航次历时少则两周、多则一个多月,为节约出海时间和科考船费用,黄邦钦每天很少休息。“船到达指定采样地点,不论是白天还是黑夜,都要立马投入工作。”黄邦钦说,要获得连续的昼夜变化数据,需要开展连续多日采样,他曾一次连续工作72小时,只为尽量多地获取观测样本和数据。

2000年11月,黄邦钦和同事们曾在海上与台风正面相遇,最大浪高达11米,科考船摇摆幅度曾达40度。黄邦钦抓着扶手在床上颠了20多个小时,“那时候只能躺着,根本无法站立,现在想来都后怕。”

黄邦钦出海观测的轨迹被浓缩在一张实验海域图上,每一个原点代表着他们做过实验的观测点。

150航次的现场研究,约2万个浮游植物样本、70万条数据,数十年的坚持换来了如今让他引以为豪的成果——建成了配套参数齐全的浮游植物群落生态学实测数据集。同一海区的观测数据,最长时间跨度已有20年。

这套数据集也是他眼下研究海洋生态系统长期变化和海洋生物泵的“宝贝”。不过在他看来,距离真正读懂海洋生态系统和海洋生物泵的路途依然漫长,“海洋太复杂,还有很多奥秘需要我们去探索。”(记者 颜 珂)

《 人民日报 》(2020年12月14日 第14版)

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