李芯芯老师的智利海沟调查手记(更新)

2018-03-22

跳跃的小鱼 ——智利海沟调查手记之四

        海洋初级生产力(Marine primary productivity)是指浮游植物、底栖植物以及自养微生物等生产者通过光合作用制造有机物的能力,一般以单位时间单位面积所固定的有机碳量来表示。海洋初级生产力是描述海域生产有机物或评价渔业资源潜力大小的重要标志之一。由于智利秘鲁沿岸的深层富营养盐海水上升流影响,智利海沟是世界上初级生产力第二大的海沟环境 (269 g C ㎡ y﹣¹),而全球大洋的平均初级生产力是140 g C ㎡ yr﹣¹。

        若说西太平洋的海水蓝里透着清澈,而这里的东太平洋则略显深色沉重了。在这股神奇的自然力量下,生物和谐的相处着。忽然忆起在码头时,慵懒惬意的海狮在海滩上与当地的大小狗家族争地盘,狗凑前一吠,胆小些的海狮就挪动着可爱的身体游到海里去,而稍大些的海狮压根不理会,怡然自得继续享受沙滩上的日光浴。这些海狮也被当地渔民似宠物般的照顾着,每天出海回来处理掉的鱼杂就被直接供应给这些海狮。每个海狮甚至都有自己的名字。比如一头叫Antonio的海狮,远远的只要渔民一喊名字,它就在礁石上自然的仰起头,从栈桥上远远抛出去的鱼杂就顺进了它的嘴里。

        稍远些到了海里,白天能看到表面浮着的很多水母,各种颜色尺寸,颇为壮观。最有趣的要数晚上了,暮色降临,船灯打开,照亮一片海域。而成百上千的小小鱼儿忽然便在这灯光的照耀下,像跳高运动员一样嗖嗖的跳出海面,划一道短小的弧线又落回到海里。如若扔一个诱饵下去,竟然能清晰的看到鱼儿们从四海八荒汇聚的壮观景象。

        这可乐坏了飞翔在太平洋上的海鸟。白天了无踪影的这些鸟儿,也不知曾在诺大的海洋何处停歇,到了晚上,伴随着鱼儿跳龙门的壮观景象,大片的海鸟也忽然出现在灯光下,紧贴着海面不费吹灰之力大快朵颐。

        在东海和墨西哥湾航次中,我并没有见到这种景象。反倒是身宽体胖的大型鱼和海豚会偶尔跟着船舶溅起的浪花嬉戏。而在智利海沟,航次中至今还没见到大型鱼的纠缠,也是颇为奇怪有趣的了。

——2018年3月12日 于智利海沟

琴瑟和鸣——智利海沟调查手记之五

        合作,应该是出海作业的主旋律了吧。

        Glud教授是海洋科学家,而夫人则是他的沉积物探测仪器上负责探针的技术员。出海作业中,夫人会根据Glud教授的需求调试仪器,随时改进探针设计。除了在科研上的相互扶持,生活上二人更是相互照顾。五六人在实验室小聚讨论,夫人进来的晚,只好从旁边的3oC冷室里搬来一把椅子。刚坐上去说了句: “啊,这椅子真凉” 。我还没来得及反应,Glud教授立即回答:” 需要和我换一下吗?” 然后Glud教授就坐到了那把凉椅子上……很期待九月份夫妻二人对南科大海洋系的访问交流。

        科学家首席Glud教授和航次首席Frank教授长期高效的合作方式创造出丰硕的科研成果。让一个专注的科学家去组织协调安排航次未免有些勉为其难,而Frank的出现则帮了大忙。Glud教授主要负责科学问题和撰写项目申请,Frank则承担了航次前中后期的所有船时安排和调整、人员联络、物品运输等等。Glud教授以及他的学生除了科研,都会改装维修原位测试仪。而Frank教授精炼的技术团队则在每次仪器下放回收后快速高效的调整仪器参数,甚至现场改装设备仪器。每次看他俩讨论,总给我一种有此至交,此生足矣的感觉。

        科学与技术的紧密结合,更让我感受到人类智慧的伟大。航次中船体会一直晃动,电子天平是不能使用的,若是需要一些重量,我在船上就看到了这个来自奥地利博士生的家把式儿:一边放水,另一边来衡量所得样品的大体质量,这是最简单实用的例子。再比如专用的海沟采水器,第一次裸装下放时速度太慢,第二次下放前Frank安排两个技术人员进行改装,通过增加支撑架和增挂采水瓶及载物的方式增加重力,从而加快了采水器下放速度,将全程时间由原来的八小时缩短至六小时,并增加了整体采水量。而海底着陆器、原位测试仪器等更是需要每次回收后马上检查看结果,现场调试与改进,以便下一次投放能得到更好的数据。

 

  改装前采水器                                                                       改装后采水器

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                            简易天平

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                            深海网阱

        常言道船上不养闲人,每个研究团队更是分工合作的典范。大家经常聚在一起集合讨论,使记录采样和分析等工作杂而不乱。我们一开始的工作日程,由于种种原因经常推迟:采水器推迟一小时下放,着陆器推迟两小时回收。而航次过半的时候,经过大家的磨合协作和演练,每天一次的科学家会议上就最常听到航次首席关于某任务比预计早一小时的通知了等等。而我也可以深深感受到首席的压力和倦容因航次的渐入佳境而稍微放松舒展,可以在甲板上和大家聊天说笑了。

——2018年3月17日 于智利海沟

船上那些事儿——智利海沟调查手记之六

        虽说大大小小也出过几次海了,但以往的航次要么以采水器采集水样为主,要么附带箱式采泥器采集二三十厘米较浅的沉积物柱状样探索较短时间周期的沉积记录。而这个航次要做的远远不止这些,算是我真正的“综合”海洋科学考察之旅,着实长了许多见识。

        世界上屈指可数的几种着陆器(lander)几乎都汇聚在“太阳号“上。在每个站位,我们首先投放并回收Jamieson教授的海沟着陆器,观察原位环境、测试相关参数,以便初步决定站位的地质构造适不适合进一步投放其他科研仪器。接下来下放他的视频着陆器,从中往往可以清晰地看到各种活跃的较大型生物,比如狮子鱼(snailfish)、等足动物(isopod)、片脚类动物(amphipod)、 海参(sea cucumber)等。回收时所携带的网阱会收集部分生物上来以进一步研究它们的生态和基因功能。Jamieson告诉我狮子鱼出现在他去过的每一个海沟中,但有趣的是不同的海沟居住的狮子鱼形态种类等各不相同,值得继续追寻。

         等待测试和回收视频着陆器的间隙,我们便会下一次常规采水器和海沟采水器,从而对海沟水样进行采集测试分析。这是我和赵昕最忙的时间段,我们需要采集不同水层的样品培养过滤,从而对智利海沟首次进行微生物代谢驱动下有机碳循环的分析研究。

        回收完视频着陆器,为避免仪器相互影响,我们会分别移动船体位置约500m继续投放Glud教授的三套原位沉积物溶氧测试仪。这三套仪器搭配,相得益彰的进行完整准确的沉积物原位测量,比跨越温度压力等跃层采样上来进行实验室分析少了很多误差。智利科学家的“微”着陆器(nano-lander)也开始投放工作。名为“微”,其实庞大的身躯挂有两个30L的采水器,以便采集足够海水进行 “微”生物的宏基因组分析。

        船再返回原来的位置,采集沉积物样品,包括箱式采泥器和重力柱采泥器,完美的补充了等待原位测试仪器的时间(大约24小时)。此时我和赵昕会收集切割沉积物样品,以便后续进行海沟生物有机地球化学的研究分析。等回收完原位测试仪器后,船会沿海沟斜坡行驶,进行海沟斜坡地形的仪器(OFOBS:Ocean Floor OBservation System)投放与数据采集,用以海沟地形和海底观测使用。

        站位工作结束后,巨大的拖网设备MOCNESSnet(Multiple Opening-Closing Net and Environmental Sensing System)开始下放,到所需水层后,拖网会随我们行驶到下一个工作站位再回收,从而收集该行驶区域的大型生物。负责此项工作的Escribano教授告诉我,他的拖网设备长五米宽两米,适用于2000m以深的水体,历史最大过滤海水量为100000m3。Escribano教授航次前曾帮助我们书写了邀请信,使我们得以顺利通过智利海关。

        而船上首席最大的工作就是服务(Service),尽力协调各方,以满足每个团队的需求。”Is everybody happy with the plan(每个人对计划都满意吗)?” 这是每天科学家会议首席Glud的结束语。所以我和赵昕在满足我们基本样品需求量的同时,不想给繁忙的首席提过多需求。但为了能多获取些数据,我们会等所有人采样完成后,返回仪器前查看有无多余的样品,以便收集再做些相关的实验。比如切样剩下的沉积物也被我们收集,不知谁感兴趣能分析一下底泥润肤的组分和效用。这些诸多的意外之喜也让我们发出“终于没有浪费这次仪器下放” 的感叹。当趣事说给Glud教授听时,他开心地哈哈大笑。

不枉此行,本次海沟调查最深处为8064米,涵盖工作从室内培养到室外仪器,从海水分析到沉积物研究,从大型鱼类到微生物的采集……船上工作仅仅是个开端,返回陆地实验室,等待我们的将是更加纷繁复杂的样品分析、数据处理及沟通交流,进而帮助我们了解这神秘的海沟环境。

        忽然一阵想家,想南科大,想我的老师和同学们……..

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

采水器                                                                                             多管采泥器

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

大生物捕集网                                                                               原位培养着陆器

 

 

 

 

 

 

 

 

 

溶氧着陆器                                                      微着陆器                                                      视频着陆器

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

重力柱采样器                                                                                  作业信息

——2018年3月21日于智利海沟

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