夏季以外的南極科考不可能？他們探秘秋冬季南極生態(tài)系統，創(chuàng)下國際首次

長久以來，傳統南極科考大多集中在夏季開展。受極寒氣候與復雜海況的雙重制約，夏季以外的南極科考常被視作“不可能完成的任務”。正因如此，南極秋季觀測數據極度匱乏，導致人類對該時段的自然過程研究不足、認知有限。

但自然資源部中國第41次南極考察羅斯海聯合航次直面挑戰(zhàn)了這項“不可能”，這也是國際上首次以南極邊緣海秋季生態(tài)系統為研究對象的跨國聯合科考行動。

6月6日，澎湃新聞記者從上海交通大學獲悉，自然資源部中國第41次南極考察羅斯海聯合航次于近日圓滿收官，航次匯聚中國、美國、英國、澳大利亞、新西蘭、挪威、韓國、馬來西亞、泰國9國的約50名科考人員，其中來自上海交通大學海洋學院師生10人。中國極地研究中心研究員、上海交大海洋學院雙聘教師何劍鋒擔任該航次首席科學家，上海交大海洋學院院長周朦擔任首席科學家顧問，學院教授張召儒擔任首席科學家助理。

大合影。 本文圖片均為 上海交通大學 供圖

揭示探索南極水體結構奧秘

“在漫長的秋冬季節(jié)，南極邊緣海存在著一個活躍的暗生態(tài)系統，其中涵蓋了磷蝦、魚類、鳥類和哺乳動物等眾多生物。”周朦已去過14次南極、10次北極，但秋冬季的南極科考對像他這樣經驗豐富的“老南極”來說，也仍是一片“未至之境”。

南極秋冬季暗生態(tài)系統中，驅動海洋生物圈的有機質和能量究竟從何而來？結冰、深對流和混合等過程又是如何影響海洋生物輸運及垂直碳通量的？冬季的何種過程決定了浮游生物種群結構，進而影響次年春季的生產力？這一系列錯綜復雜的科學問題，猶如一團團迷霧，亟待科研人員去撥開。

周朦（右）、鐘貽森（左）在進行科考工作。

然而，若要發(fā)起南極的秋冬季航次，意味著要冒著極端低溫、大風和海冰密集度高的巨大挑戰(zhàn)，這對科考船的保障能力和科考隊員的抗逆能力而言，都是前所未有的嚴峻考驗。在中國的極地科考歷史上，這尚屬首次。經過約兩年的籌備，團隊于2025年3月啟航，前往南極羅斯海。

周朦介紹，羅斯海在南極科考領域占據著舉足輕重的地位。它是各國在南極邊緣海研究的熱點區(qū)域，是全球大洋底層水——南極底層水的重要生成地，對全球熱鹽環(huán)流和氣候的影響重大。它還是南大洋生物生產力最高的區(qū)域之一，擁有豐富的生物資源，其生態(tài)系統的運行過程至關重要。高生產力與底層水形成過程使羅斯海成為深海有機碳埋藏的熱點區(qū)域。

在這個航次中，海洋學院的老師們及國外合作者獲得了一些重要的科學發(fā)現，正在開展深入探索。

自然資源部中國第41次南極考察羅斯海聯合航次，船正破冰而行。

初步的調查在水體結構、低營養(yǎng)級生物、磷蝦和高營養(yǎng)級生物等方面有了些發(fā)現。比如，相對于羅斯海其他區(qū)域，在南極的“造冰工廠”——冰間湖區(qū)域的水體性質和浮游生物在垂直方向的分布上更為均一，平時多生活在海洋上層、運動能力弱的小型浮游動物在海洋深層和底層的數量更加豐富。這些都揭示了在秋冬季，冰間湖強烈的結冰過程所驅動的海洋深對流活動對海水物理性質、生物分布和越冬過程的影響。同時，在冰間湖發(fā)現了暖的繞極深層水入侵信號以及冷的冰架融水信號，這些過程對海洋深對流及其驅動下的大洋底層水——南極底層水的生成會產生重要作用。

航次發(fā)現，冰間湖中的營養(yǎng)鹽濃度與其他海域差異顯著，浮游動物在全水深中豐富的分布，揭示了在該航次到達前曾經發(fā)生過的活躍生物過程。這些顯示出羅斯海冰間湖海域特殊的生態(tài)過程，為全面認知南極邊緣海的生物地球化學循環(huán)提供了重要觀測結果。

航次還調查發(fā)現，羅斯海的西北陸坡區(qū)存在南極大磷蝦的大量聚集，海洋環(huán)流的格局對該磷蝦“熱點”區(qū)域的形成具有潛在的重要作用；這里的浮游植物量相對于其他區(qū)域偏低，揭示了磷蝦對浮游動物及碎屑的大量攝食活動，生態(tài)系統被下行控制過程所主導。

何劍鋒介紹，該航次主要具備三方面重要的價值，一是提升了國際社會對南大洋秋季暗環(huán)境下關鍵生物類群和生態(tài)系統環(huán)境適應和生存策略的認知；二是推動了極端環(huán)境調查觀測裝備的試驗與應用實踐；三是為后續(xù)極地大洋國際合作研究積累了寶貴的經驗。

一塊形狀規(guī)整的大冰山在船邊

組建一支具有多學科協同作戰(zhàn)能力的隊伍

此航次項目由上海交大海洋學院和中國極地研究中心發(fā)起、推動，雙方也深度參與航次策劃、論證、籌備、組織、執(zhí)行的全過程，最終在秋季羅斯海極端環(huán)境下順利完成了20天的連續(xù)觀測，完成了從理論構想到實踐落地的跨越。

一支好的隊伍是能打勝仗的關鍵。上海交通大學海洋學院由周朦牽頭，組建了一支覆蓋海洋生態(tài)、物理海洋、生物地球化學等領域的全學科團隊。成員中既有深耕羅斯海研究十余年的資深學者，也有首次踏足極地的青年科研人員，形成了老中青相結合、經驗與創(chuàng)新相融合的架構。周朦在團隊組建之初，便有著清晰的布局構想：以多學科交叉融合為突破口，圍繞南大洋秋季黑暗季節(jié)的生態(tài)系統動力學過程和碳埋藏等核心科學問題，展開全方位、深層次的研究。他強調團隊成員之間的貫穿性與關聯性，鼓勵大家在各自擅長的領域深耕細作的同時，加強交流與合作，形成強大的研究合力。

四只帝企鵝有序前進

盡管有很多準備，但極地科考的艱難仍出人意料。比如，秋冬季的“魔鬼西風帶”令人聞風喪膽，它對隊員們的身體和心理都是極大的考驗。此外，在冰區(qū)作業(yè)時要面對極端低溫，很多設備使用出現問題，對考察作業(yè)帶來很大的影響。比如采水瓶放水口在低溫時會結冰，影響正常的取水工作；進入冰區(qū)沒多久船上的走航水就凍住了，實驗室的下水管路也被凍住；中層漁網回收時因為進很多冰而嚴重損壞，磷蝦網回收時被冰困住……重重阻礙并沒有難倒大家，從船長水手到科學家，所有人都集思廣益，暖風機、寢室電吹風都用上了，一次次化解了危機。

在這40多天的科考之旅中，海洋學院博士生隋維康第一次真正體會到“極地”兩個字的分量，也第一次深切地感受到：科學不僅是實驗室里的公式和圖表，更是風雪中一鍬一鍬挖出來的、靠雙手和意志完成的探索。“風雪是日常，冰封是常態(tài)，零下二十多度的寒風穿透防寒服，凍得人幾乎說不出話來。那些曾經在課堂上學到的知識，在南極變成了一項項緊迫而真實的任務。”在羅斯海冰間湖采樣時，感受著在遙遠的世界盡頭，幽藍色的寧靜海水中一群南極磷蝦在燈光下跳躍著閃閃發(fā)光的情境，隋維康突然明白為什么無數科學家愿意花幾十年時間堅守在這片冰雪大陸——南極的美，不僅在它的孤寂與神秘，更在于它對人類提出的追問：你愿意為科學、為地球、為未來，走多遠？“當我們帶著一瓶瓶海水樣品、一份份沉積物返航，其實也是帶回了更深的責任感。”