“一粟”之中讀滄海

黃邦欽

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浩瀚海洋中，體量僅微米級的浮游植物，是比“滄海一粟”更小的存在。浮游植物扮演著怎樣的角色？從其組成的細微變化中，又如何窺探海洋變化？

廈門大學近海海洋環境科學國家重點實驗室首席科學家黃邦欽，從浮游植物入手，在我國近海開展了百餘航次現場研究，建成了配套引數齊全的浮游植物實測資料集。

“大魚吃小魚，小魚吃蝦米，蝦米吃浮游植物。”談起自己研究的物件，今年56歲的黃邦欽打開了話匣子，“海洋浮游植物是一類單細胞的光合自養生物，是海洋的初級生產者，也是海洋生態系統的基礎。”

這位廈門大學近海海洋環境科學國家重點實驗室首席科學家、國家傑出青年科學基金獲得者，用30多年時間在我國近海開展了150航次的現場研究，建成了配套引數齊全的浮游植物群落生態學實測資料集。

窺探海洋裡的“大千世界”

1988年，黃邦欽從廈門大學生物系畢業，碩士畢業論文即以海洋矽藻為研究物件。彼時，廈門大學海洋生物地球化學研究組剛成立，急需生物專業人才，加入該研究組的黃邦欽由此開始了海洋生態學與全球變化研究。

浮游植物處在海洋經典食物鏈的底層。黃邦欽說，作為海洋蛋白質的基礎提供者，浮游植物透過能量和物質傳遞供給食物鏈上游，也影響著食物鏈上游的生物資源，“比如海洋漁業資源，如何確定合理捕撈量，就離不開對浮游植物初級生產的研究”。

“不同海域，浮游植物的多樣性不同，為什麼會有差別、哪些環境因子會造成影響都是我們關注的物件。”黃邦欽說。

探秘近海海洋儲碳過程

近年來，黃邦欽的研究重點是海洋生物泵。在海洋中，浮游植物可以透過光合作用固碳、儲碳，從而降低大氣中的二氧化碳濃度，調節全球氣候。有光層海水裡的浮游植物，透過光合作用固碳，將溶解在海水裡的二氧化碳轉化為固體的有機碳，其中一小部分在海水中沉降，深埋於深層海水中，學界將這個過程稱為“海洋生物泵”。

海洋生物泵的效率其實不高，但是其過程十分複雜。大量浮游植物經食物鏈傳遞和呼吸分解作用，將碳“送”回大氣，只有不到10%的碳能透過沉降深埋。即便如此，因為海洋體量龐大，海洋吸收的二氧化碳也佔到了人類排放總量的近30%。不難想象，如果沒有海洋，大氣裡的二氧化碳濃度會大幅增加。

能否透過深入系統的研究，探討增加海洋碳匯潛力的可能性，為未來地球環境工程可能性提供依據？這正是黃邦欽近年來研究海洋生物泵的願景所在。2016年以來，他作為國家重點研發計劃專案的首席科學家，領導一項針對海洋生態系統儲碳的研究，其目標就是揭示近海海洋儲碳的過程及其影響因子。

“浮游植物的種類和海水性質等因素都會影響到海洋固碳、儲碳的速率、效率和過程。”黃邦欽說，靠近大陸的近海，因營養豐富，浮游植物更為“茂盛”，其面積雖然不到海洋麵積的10%，固碳能力卻高達28%，碳匯潛力較高。

數十年積累，建成實測資料集

一臺購於1997年的老式顯微鏡擺放在黃邦欽的實驗室裡。這臺顯微鏡體積小，便於攜帶，他每次出海觀測都喜歡帶。海水腐蝕留下的斑點遍佈顯微鏡鏡身，斑點裡都有他出海的記憶。

1987年12月，還在讀碩士研究生的黃邦欽第一次出海參與一線觀測研究，就真切體會到了出海觀測的艱辛。大風大浪中顛簸，暈船的難受感從未停止過……“第一次出海就被來了個‘下馬威’。”他笑言。

但他依然渴望出海，珍惜每一次一線觀測的機會。一個出海航次歷時少則兩週、多則一個多月，為節約出海時間和科考船費用，黃邦欽每天很少休息。“船到達指定取樣地點，不論是白天還是黑夜，都要立馬投入工作。”黃邦欽說，要獲得連續的晝夜變化資料，需要開展連續多日取樣，他曾一次連續工作72小時，只為儘量多地獲取觀測樣本和資料。

2000年11月，黃邦欽和同事們曾在海上與颱風正面相遇，最大浪高達11米，科考船搖擺幅度曾達40度。黃邦欽抓著扶手在床上顛了20多個小時，“那時候只能躺著，根本無法站立，現在想來都後怕。”

黃邦欽出海觀測的軌跡被濃縮在一張實驗海域圖上，每一個原點代表著他們做過實驗的觀測點。

150航次的現場研究，約2萬個浮游植物樣本、70萬條資料，數十年的堅持換來了如今讓他引以為豪的成果——建成了配套引數齊全的浮游植物群落生態學實測資料集。同一海區的觀測資料，最長時間跨度已有20年。

這套資料集也是他眼下研究海洋生態系統長期變化和海洋生物泵的“寶貝”。不過在他看來，距離真正讀懂海洋生態系統和海洋生物泵的路途依然漫長，“海洋太複雜，還有很多奧秘需要我們去探索。”