近日，bat365在线平台官方网站、近海海洋环境科学国家重点实验室戴民汉教授团队与合作者在示踪印度尼西亚海营养物质来源方面取得重要研究进展，相关成果以“Nutrient Vertical Flux in the Indonesian Seas as Constrained by Non-Atmospheric Helium-3”为题发表在Geophysical Research Letters上。

印度尼西亚海（简称印尼海）位于印度洋-太平洋交汇处，被公认为全球海洋生物多样性的热点区域。印尼海处于板块构造带，强烈的海底热液活动将大量来源于地幔的同位素氦-3（³He）释放到海水中并扩散至海表逸出，这一过程为研究营养物质的垂直输运提供了理想的示踪剂。然而，关于印尼海营养物质循环过程的研究较为薄弱，特别是支撑该区域生物生产的营养物质的来源和通量等尚不明确。

研究团队通过调查发现，印尼海的氦同位素比值（δ³He）明显高于水-气平衡下的δ³He（图1），证实了大量非大气来源³He的存在。

图1 印度尼西亚海上层550m的硝酸盐（NO₃^-, μmol/l）、磷酸盐（PO₄^3-, μmol/l）和δ³He(%)分布（Section 1：东苏拉威西海和哈马黑拉海；Section 2：苏拉威西海和望加锡海峡；Section 3：马鲁古海和班达海；Section 4: 龙目、翁拜海峡和帝汶海峡）

基于非大气来源³He在表层混合层中的质量平衡，利用平流-扩散模型，我们估算出印尼海的平均垂直扩散系数（K_d）可达 4.9×10^-4 m² s^-1，显著高于开阔海洋和大多数边缘海。在如此强烈的垂向混合作用下，硝酸盐以平均 4.0 ± 3.6 mmol m^-2 d^-1的速率从100 m垂直输送至上混合层，支撑了印尼海超过 90% 的净群落生产（NCP）。同时，通过分析营养盐垂向通量和叶绿素-a的空间分布关系，我们发现狭窄的海峡、陡峭且不规则的海底地形以及强烈的环流与局部高叶绿素-a和NCP事件的发生密不可分（图2）。

总体而言，该研究揭示出营养物质的垂向输送为印尼海初级生产力提供了必要的营养物质基础，并推动该区域食物网的发展。因此，研究团队认为，该海区强烈的垂直混合过程对印尼海成为全球生物多样性热点区域发挥着关键作用。

图2 印度尼西亚海的(a)垂向扩散系数(log₁₀(K_d, m² s^-1))、(b)垂向NO₃^-通量(F_NO3, mmol m^-2 d^{- 1})、(c)营养盐垂向通量N:P值以及(d)净群落生产力(NCP, mg‐C m^-2 d^-1)和叶绿素a(Aqua MODIS数据, mg m^-3)分布特点

该论文第一作者为西南科技大学环境与资源学院谢腾祥特聘副教授（我校OCG课题组2014级博士毕业生），通讯作者为bat365在线平台官方网站戴民汉教授，合作者包括我校曹知勉教授、印度尼西亚国家研究与创新局Faisal Hamzah研究员以及亚利桑那州立大学Peter Schlosser教授。该研究获得中国科学院战略先导项目和国家自然科学基金项目的联合资助。

Xie, T., Z. Cao, F. Hamzah, P. Schlosser, and M. Dai, 2024. Nutrient Vertical Flux in the Indonesian Seas as Constrained by Non-Atmospheric Helium-3. Geophysical Research Letters, 51(24), e2024GL111420.

https://doi.org/10.1029/2024GL111420

供稿：谢腾祥

编辑：朱佳 苏颖

审核：王为磊 徐鹏

排版：陈蕾