“海上厦大”生物地球化学科考团队:踏浪逐波 探秘深蓝

【人才强国新征程·建设海洋强国】
清晨,太阳从海平面上缓缓升起,一艘蓝白相间的船舶热闹了起来。一个重达2.5吨的ROV(无人揽控潜水器)基础平台从艉甲板被缓缓吊起、布放入水,展开测试工作。
这是厦门大学“嘉庚”号科考船在执行2024年首个科考航次暨船载设备试验航次的海试任务。
作为国内综合性大学建成的首艘全球级海洋科学综合考察船,近年来,“嘉庚”号科考船组织并承担了8项国家自然科学基金共享航次计划,累计执行近50个科考调查航次,上千名海洋科技工作者登上“嘉庚”号科考船,到南海、西太平洋等海域开展科学研究,产出了众多科研成果。
“‘嘉庚’号科考船带领我们从近海走向深海大洋,在它的支撑下,我们‘海上厦大’生物地球化学科考团队得以更好地围绕海洋生物地球化学与生态系统,开展基础研究和应用基础研究,为海洋强国建设贡献厦大力量。”中国科学院院士、厦门大学讲席教授戴民汉说。
7年,图纸变为现实
“这条船承载着我们几代厦大海洋人的梦想。”戴民汉的办公室里,醒目地摆放着“嘉庚”号科考船的模型,“过去没有能够通达远洋的现代化科考船,严重限制了厦门大学开展海洋科学研究的广度与深度。”
建一艘船!2005年,随着近海海洋环境科学国家重点实验室建立,厦门大学提出筹建一艘全新的、符合国际标准的科考船。
回忆起“嘉庚”号的建设过程,身为主要负责人的戴民汉感慨万千:“首先经费很紧张,其次拟建造的船舶要留有足够的科考设备和实验空间,再者还要满足安静、洁净、高性能的标准,这对设计和建造均提出了很高要求。”
2010年,戴民汉邀请师弟王海黎从国外回到厦大,担任项目技术总负责人,开始设计科考船。那段时间,王海黎每天都要与设计公司、造船厂反复沟通,针对图纸上每一个细节精益求精。2015年3月,“嘉庚”号开工建造;两年后的4月15日,“嘉庚”号正式交付给厦门大学。“7年时光,这条船一点一点孕育出来,已经成了我的‘小女儿’。”“嘉庚”号在王海黎心中有着非同一般的分量。
科考船是进入海洋、观测海洋、研究海洋的最主要载体,可谓海上移动实验室。为获取高质量的科考数据,“嘉庚”号采用全电力静音推进系统,配置特殊定制的低噪声推进电机、螺旋桨及艏艉侧推器,水下辐射噪声静音等级高。同时,为获取海洋中含量极低的痕量元素,“嘉庚”号装配了我国首套,也是迄今为止唯一符合国际GEOTRACES标准的超洁净痕量元素专用采水系统“泰斯”。“这套采水系统为我们研究痕量元素与同位素循环及其对海洋新陈代谢的调控起到了基础性作用。”戴民汉介绍。
在位于厦门大学曾呈奎楼的科考船综合指挥中心,“嘉庚”号海上探测部负责人吴学文正盯着眼前的电子屏幕,远程了解船舶动向、设备状态和科考动态。他说:“近年来,我们自主开发了海嘉船舶综合信息系统、海嘉船舶综合显示系统、海洋观测数据管理系统等,还完成了全船数字模型的构建,‘嘉庚’号数字化取得了很大进步。”
2017年至今,“嘉庚”号所执行的近50个科考调查航次已获取大量高质量的海洋数据和样品,涵盖海洋生物、海洋化学、海洋物理等多个领域,产生了超过100项科研成果。
“从2010年到2017年,又从2017年到2024年,‘嘉庚’号走过了两个7年,这背后离不开众多科技工作者与船舶工作者的努力。当前,我们正满怀热情,朝着第三个7年奋楫出发,驰骋深海大洋!”已成为厦门大学科考船运行管理中心主任的王海黎信心满满。
“抓住在海上的每一分钟”
20多年来,戴民汉瞄准海洋生物地球化学前沿领域,深入探究海洋与气候变化、生态系统的关系,为我国制定碳管理政策和应对气候变化措施、制定“双碳”战略路径提供了关键数据和科学支撑,研究成果显著提升了我国在海洋碳循环和全球变化领域的国际地位和影响力。
“为什么一些边缘海可以吸收大气中的二氧化碳,而另一些边缘海却在向大气释放二氧化碳?”为此,戴民汉率领团队前往黄海、东海、南海等海域开展探测研究,深入解析边缘海二氧化碳源汇格局与控制机理,提出了大洋主控型边缘海(OceMar)碳循环概念框架,为预测二氧化碳源汇格局变化趋势提供了数据基础和科学支撑。
“了解海洋碳循环,需要弄清楚海洋中的碳是如何在细菌、植物、动物之间迁移的。”厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室副教授唐甜甜解释说。
为开展“利用氨基酸稳定同位素技术评估蓝细菌及其降解产物在颗粒有机物中的相对贡献”项目,2020年8月至9月,唐甜甜与团队成员以及其他高校院所的科研人员一起,搭乘“嘉庚”号前往南海中部海盆区域开展综合性调查。
“对我们科技工作者来说,必须抓住在海上的每一分钟,尽可能采集更多样本。”唐甜甜说,她与其他团队成员要24小时轮流值班,做好设备的投放回收,第一时间了解采集情况。
回到岸上,唐甜甜抓紧时间对采集的样本进行分析。“我们采用了氨基酸同位素示踪的方法,发现酸在海洋真光层底部,也就是大概水深150米的地方,出现了同位素分馏效应的改变,说明浮游植物固定二氧化碳的行为发生了很大变化,这可能将使我们重新认识地球历史上大气二氧化碳浓度的变化。”对于此次发现,唐甜甜难掩激动的心情。
在“嘉庚”号的支撑下,近年来,团队向更深更远的大洋昂首挺进。
“这是我第三次来到西北太平洋科考,在海上待了47天,航程7000海里。”厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室副教授周宽波对自己每一次的出海科考都会认真记录。
2020年12月,周宽波乘坐“嘉庚”号来到西北太平洋,执行国家自然科学基金重大项目“海洋荒漠生物泵固碳机理及增汇潜力”冬季航次调查。
北太平洋中部海域表层水中通常缺乏生命活动所需的营养盐及痕量元素铁,生物量极低,被认为是“海洋荒漠”地带。由于过去科技工作者对这里的痕量元素含量和同位素组成知之甚少,阻碍了人们对“海洋荒漠”中的生物地球化学过程及其与全球气候变化紧密联系的深入认识。
“我们在15个科考站位进行了物理、化学、生物等多学科联合调查和观测,获得了西北太平洋首批超低含量海水痕量金属样品和数据,并通过研究发现该海域在冬季从大气中吸收二氧化碳,是一个显著的碳汇区。”周宽波向记者详细介绍了此次科考的重大发现。
今年9月,国家自然科学基金共享航次计划首个青年首席科学家培训航次将依托“嘉庚”号进行台湾海峡—南海北部海上调查。航次将邀请不同学科背景的资深首席全程指导,帮助青年学员提升统筹计划、沟通协调与应急决断等综合能力。作为项目主持人,厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室教授李骁麟笑着说:“我们将在‘嘉庚’号上完成一个高效而有趣的培训航次。”
为青年筑起蓝色的梦
打开演示文档、摆好发言台,一场小型海上学术论坛开始了。
2023年8月,时为厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室副教授的沈渊在“嘉庚”号行驶至南海中南部海域时,组织了一场以“那些关于南海海洋的科学故事”为主题的学术论坛,大家围绕海洋生物、海洋化学、海洋技术应用三大主题踊跃交流。
“团队鼓励个性、尊重独立,崇尚‘协作、共享、贡献’的团队精神,积极打造平等、宽松、和谐、卓越的科研和学习环境,让每个人都能找到自己的兴趣和方向并为之努力。”沈渊介绍。
2020年8月,在海外完成博士后工作的沈渊,回到厦门大学,从事海洋有机质的生物地球化学循环研究。在团队搭建的舞台上,沈渊快速成长,短短三年获评教授职称,成为国家自然科学基金优秀青年科学基金项目获得者,并在多个国际知名期刊发表论文。
戴民汉介绍,为培养更多青年人才,近海海洋环境科学国家重点实验室鼓励开展探索性的自主选题研究,设立海洋环境创新型人才国际合作培养等项目,为青年人才提供海外合作与深造的平台和机会。
“在‘嘉庚’号开展科研工作,极大地锻炼了我们的海上实验技能和专注能力,为我们今后的科研之路夯实了基础。我相信未来会有更多有志青年投身海洋研究,为建设海洋强国发光发热。”厦门大学海洋与地球学院2019级本科生简敖,在自己的航海日记上写道。
为培养更多具有国际视野和扎实实践技能的海洋学科拔尖人才,2018年起,厦门大学依托“嘉庚”号,发起并组织了“海丝学堂”人才培养计划,每年在专业教师指导下,组织优秀本科生前往远海、深海开展海上实践。目前,“海丝学堂”已实施完成4届,共有323名本科生参与。
7月将至,又有一批来自国内外不同高校的学生将搭乘“嘉庚”号科考船前往浩瀚海洋,踏浪逐波,探秘深蓝……(记者 杨桐彤)
来源:光明日报