南极的秋季为何从未被科学家触及？生物如何在极端寒冷中生存？随着上海科学家牵头的国际首次以南极边缘海秋季生态系统为研究对象的跨国联合科考行动的成功开展，这些问题有了答案。 近日，“雪龙”号极地科考破冰船返沪，标志着自然资源部中国第41次南极考察罗斯海联合航次收官。此航次项目由上海交通大学海洋学院和中国极地研究中心共同发起和推动，经历20天的考察，这支汇聚9国约50名科考人员的科研团队，在-20℃至-28℃的极端环境下，完成了从理论构想到实践落地的跨越，为全球气候变化研究和碳循环机制提供了新视角。 长期以来，南极的科考主要集中在夏季。能否选择秋季作为研究对象？这个念头，在上海交通大学海洋学院院长周朦的脑海中不断生根发芽。 “秋季是南极生态系统的转折期，从表层高生物量到几乎空旷的生物死区，这一变化过程对生态系统的适应性和碳通量机制具有重要意义。”周朦介绍道，“我们的目标就是打破这个‘季节禁区’，解答生物如何在秋季环境下生存。” 秋季海冰厚度通常达到70-80厘米，过去，由于破冰船能力有限，许多国际科考团队无法成功突破厚重的冰层。凭借国之重器“雪龙二号”强大的破冰能力，科考团队得以在秋季深入南极罗斯海，进行长期、稳定的观测。 在冰区作业时要面对极端低温，很多设备出现问题，对考察作业带来很大的影响。秋冬季的“极地暴风”更是令人闻风丧胆，这不但对队员们的身体和心理造成极大的考验，也让操作效率大幅下降。“通常10分钟能完成的工作，常常需要半小时甚至更久。这些问题考验了我们所有人的耐心和应急处理能力。”周朦感叹。 面对困难重重，从船长、水手到科学家，每位成员都齐心协力，寻找解决方案：利用暖风机对仪器持续加热，用挡板遮蔽仪器抵御寒风；采水器回收后，用月池的暖风管、寝室的电吹风一起加热采水器……团队成员使出浑身解数，成功完成了浮游生物群落结构分析、碳通量监测、海冰-海洋-大气相互作用观测等任务。 南极秋季科考的成功，不仅仅依靠单一国家的力量，而是各国科研团队的紧密合作，共同攻克科学难题。“南极不仅是科学研究的前沿阵地，它的生态系统、碳循环以及与气候变化的关系，直接影响着地球的未来。”周朦说。 国际合作的优势首先体现在各国之间的资源整合上。多国科学家不仅分享了各自的科研成果，还共同制定了数据共享协议，确保了数据的开放性和透明性。 比如，专注于磷虾的食性研究的英国南极局的科学家alison cleary，通过将磷虾基因与水体中其他生物的基因进行对比，深入分析磷虾胃内物质的组成。“这不仅为磷虾的生态作用提供了新的视角，还为理解南极生物的食物链和碳循环提供了重要数据。”周朦说。“我们还邀请了挪威北极大学的sunnje basedow教授参与，他专注于研究中型浮游动物的分类及其体内含脂类的特性，此次探索了其生物迁移和生物生产迁移习性对碳通量的影响。” 此次科考的成功也得益于跨学科的协作与创新。南极的科学问题错综复杂，涉及到海洋生态、气候变化、碳循环等多个学科领域。团队成员不仅互相补充各自领域的专业知识，还将先进的技术手段进行融合应用。 例如，上海交通大学海洋学院教授张召儒通过海洋温盐深剖面仪（ctd）和海流剖面仪（ladcp）的观测，为南极底层水的生成机制提供了珍贵的数据；上海交通大学海洋学院教授冯媛媛则利用现代光学仪器对浮游生物和颗粒碳的分布进行了实时监测，解决了传统采样方法所无法提供的高密度数据问题。 这次科考，团队取得了多个关键科学发现。调查显示，相较于罗斯海其他区域，南极的“造冰工厂”冰间湖区域的水体性质和浮游生物在垂直方向上的分布更为均匀。这表明，秋冬季节冰间湖强烈的结冰过程驱动的海洋深对流活动，对海水物理性质、生物分布及越冬过程有深远影响。 本航次还揭示了冰间湖中的营养盐浓度与其他海域存在显著差异。浮游动物在全水深中的丰富分布表明，航次到达之前，该区域曾经历过活跃的生物过程。“这为我们全面认识南极边缘海的生物地球化学循环提供了宝贵的观测数据。”周朦解释道。 科考团队的目光已转向下一次深度探索。明年三四月份，科考团队计划再次前往南极，进一步扩大研究区域，涵盖更多不同的地理环境。 周朦透露，明年的航次将继续前往南极边缘海。很多南极边缘海的环境与罗斯海有很多不同，“差异不仅在于地理环境，更在于其复杂的气候、生物种群和生态系统。我们将面临完全不同的挑战，但也能获得更丰富的科学数据。” 对于下一步的研究，周朦充满期待：“我们希望通过不断深化南极生态系统的研究，进一步揭示极地环境对全球气候变化的影响，尤其是如何通过碳通量和海洋环流的变化来预测气候未来。”
