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ZooSCAN助力北太平洋浮游生物粒徑譜研究

發(fā)布時間: 2025-02-08  點(diǎn)擊次數(shù): 168次
  近期,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)馬徐發(fā)教授科研團(tuán)隊基于ZooSCAN浮游動物圖像掃描分析系統(tǒng)等技術(shù),獲取了北太平洋西部亞北極區(qū)和過渡區(qū)浮游植物與浮游動物的標(biāo)準(zhǔn)化粒徑譜,并深入揭示了兩個區(qū)域內(nèi)浮游生物粒徑譜的差異及其生態(tài)意義。
 
  研究背景
 
  在浩瀚的海洋中,浮游生物作為海洋生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ),其粒徑譜特征不僅反映了低營養(yǎng)級生物的物質(zhì)轉(zhuǎn)移情況,更為評估海洋生態(tài)系統(tǒng)的健康狀態(tài)提供了重要參數(shù)。以往,浮游動物的標(biāo)準(zhǔn)化粒徑譜(NBSS)可以通過使用一些光學(xué)浮游生物計數(shù)器等技術(shù)進(jìn)行測量。然而,受粒徑范圍和分辨率的限制,傳統(tǒng)手段已經(jīng)難以全面、準(zhǔn)確地揭示浮游生物的粒徑譜特征。
 
  近年來,隨著科技的進(jìn)步,使用ZooSCAN浮游動物圖像掃描分析系統(tǒng)對NBSS進(jìn)行測量成為了一種新型的研究手段。與傳統(tǒng)的光學(xué)浮游生物計數(shù)器相比,ZooSCAN具有更高的分辨率和更廣的粒徑覆蓋范圍。此外,ZooSCAN還能夠提供豐富的生物形態(tài)學(xué)信息,為科研人員提供了更為全面、深入的海洋生態(tài)數(shù)據(jù)。
 
  本研究借助ZooSCAN技術(shù),獲取了2023年5月北太平洋西部亞北極區(qū)(SA)和過渡區(qū)(TR)浮游植物和浮游動物的標(biāo)準(zhǔn)化粒徑譜(NBSS),闡述了兩個區(qū)域浮游生物的粒徑譜差異及其生態(tài)意義。
 
  研究過程
 
  馬徐發(fā)教授科研團(tuán)隊于2023年5月14-19日期間,在北太平洋西部進(jìn)行浮游生物采樣(圖1),每個站點(diǎn)分別采集浮游植物和浮游動物樣本。
ZooSCAN助力北太平洋浮游生物粒徑譜研究
圖1 2023年5月14-19日北太平洋西部采樣站位圖,紅星表示采樣站位
 
  在實驗室中,使用ZooSCAN浮游動物圖像掃描分析系統(tǒng)掃描保存的浮游動物樣本。在每次測量前,都使用去離子水進(jìn)行背景測量。根據(jù)樣本量,使用1/2至1/64的浮游動物子樣本進(jìn)行掃描。使用Zooprocess軟件和Ecotaxa網(wǎng)站處理、識別浮游動物。研究鑒定出的分類群和物種包括端足目、被囊類、毛顎類、枝角類、刺胞動物門、橈足類、海膽綱、磷蝦目、有孔蟲、猛水蚤目、水螅蟲類、軟體動物、介形類、放射蟲類、多毛類、橈足類無節(jié)幼體和魚卵等。之后使用ZooSCAN測得的浮游動物形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)計算生物量等參數(shù),并通過對數(shù)線性回歸擬合粒徑譜,得到NBSS的斜率和截距。
 
  研究結(jié)果
 
  借助ZooSCAN技術(shù),研究團(tuán)隊成功獲取了亞北極區(qū)和過渡區(qū)浮游植物和浮游動物的NBSS。
 
  研究結(jié)果顯示,盡管亞北極區(qū)和過渡區(qū)的浮游植物豐度和生物量沒有顯著差異,但在海表,過渡區(qū)的NBSS斜率更平緩,粒徑多樣性更高(表1、圖2、圖3)。這意味著過渡區(qū)存在更多不同粒徑的浮游植物,反映了該區(qū)域更為復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)和高效的能量流動。此外,過渡區(qū)單個浮游植物的平均生物量也大于亞北極區(qū),這可能是由于過渡區(qū)較高的營養(yǎng)鹽濃度和適宜的光照條件促進(jìn)了浮游植物的生長。
 
  在浮游動物方面,兩個區(qū)域的NBSS斜率和粒徑多樣性沒有顯著差異。
 
  表1 2023年5月14-19日北太平洋西部亞北極區(qū)(SA)和過渡區(qū)(TR)的豐度、生物體積、平均細(xì)胞/個體生物體積、NBSS斜率、截距和粒徑多樣性的比較
圖2 亞北極區(qū)站位(SA)和過渡區(qū)站位(TR)三個深度采集的浮游植物的NBSS以及0-150 m深度范圍內(nèi)采集的浮游動物的NBSS
 
ZooSCAN助力北太平洋浮游生物粒徑譜研究
圖3 三個深度(a - c)的浮游植物以及(d)浮游動物的NBSS斜率與粒徑多樣性之間的線性擬合。紅色和藍(lán)色符號分別代表亞北極區(qū)(SA)和過渡區(qū)(TR)的站位。陰影區(qū)域表示95%的置信區(qū)間。
 
  總結(jié)
 
  本研究中,ZooSCAN為揭示北太平洋西部亞北極區(qū)和過渡區(qū)浮游生物粒徑譜的差異提供了高效、準(zhǔn)確的手段,為深入理解海洋生態(tài)系統(tǒng)提供了新視角。未來,隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展,ZooSCAN必將在海洋生態(tài)學(xué)研究中發(fā)揮更加重要的作用,為人類認(rèn)識和保護(hù)海洋生態(tài)系統(tǒng)貢獻(xiàn)更多力量。
 
  參考文獻(xiàn)
 
  Li W, Xufa M, Dongwoo K, et al. Size spectra of phytoplankton and zooplankton in the western North Pacific during May: A comparison between subarctic and transitional domains[J]. 北海道大學(xué)水産科學(xué)研究彙報, 2024, 74(1): 13-22.
 
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