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我所在国际上首次实现类似冷泉初期生境的深海原位人工构建

编辑:admin 作者:郑旻辉 时间:2020年12月26日 访问次数:803

 深海原位人工诱导长期观测装置工程样机及海试过程

       近期,我所自主研发的深海原位人工诱导长期观测装置取得重要突破,在国际上首次实现了类似冷泉初期生境的深海原位人工构建。该装置是在我所承担的国家重点研发计划课题“深海实验生态系统时间序列原位观测装置”资助下,由海洋生态系统动力学实验室郑旻辉高级工程师负责研制完成。
       受深海极端环境和观测技术手段的制约,目前人类对于海洋生命和生态系统的探索活动,依然停留在传统的调查方法——取样观测。此前,关于深海冷泉、热液等特殊深海生态系统的研究多基于零星的现场调查观测资料,以及少量实验室模拟培养数据,无法解答“深海典型生物圈从新形成机制及能量传递路径”等前沿科学问题。基于此,我所海洋监测技术团队采用“深海原位人工诱导培养观测”的新思路,创新设计了一套深海原位长期实验装置,通过解决多项深海关键技术,装置运用能量物质缓释控制机构实现了海底部署期间能量物质的长期持续供给,使得在深海进行原位的生态系统长期诱导培养及持续观测成为可能。
       该装置进行了多次海试应用,1000米以上水深累计布放时间长达17个月,获取了大量培养和对照水样。装置海底布放期间照片显示,先后有多细胞生物钩虾和水母进入培养系统生活,其中钩虾长期生存于培养系统中,并随水样在装置回收时被成功捕获。水样进一步实验室分析结果显示:培养水样与对照水样的微生物群落组成存在明显的差异,培养水样中包含有ANME-2a-2b等冷泉生境特有古菌以及多种甲烷厌氧氧化古菌的共生细菌,而在对照水样中均未发现。综上结果,可认为装置已在海底成功诱导出了类似冷泉环境的初期生境。关于装置设计、应用和样品分析研究结果的学术论文“Artificial construction of the biocoenosis of deep-sea ecosystem via seeping methane”已在《Environmental Microbiology》上发表。
       基于该团队所研制的深海原位人工诱导长期观测装置,可实现深海特殊生态系统的人工构建和长期维持,使深海生态系统研究从传统的观察和调查,转变为利用可控、连续的生物过程进行科学实验成为可能,为揭示深海生态系统中生物群落起源的机制提供了一种有效的新策略。装置在蠕动泵等深海注液反应核心部件上实现了技术突破,为下一步具备培养、取样、分析全方位能力的深海长期在线实验站的构建奠定了关键技术基础,有望为深海生命科学的研究和深海极端环境基因资源的挖掘提供全新的技术手段。