佛得角群岛生物生产力增强的跨学科观测：物理过程与生物响应的耦合机制

本研究通过20年跨学科观测数据，揭示了佛得角群岛(CVA)在贫营养化北大西洋中生物生产力增强的三大物理驱动机制：地形风生涡旋、远源中尺度涡旋相互作用及潮汐-内波混合。研究阐明了硝酸盐垂向通量对叶绿素浓度及食物网结构的级联效应，为岛屿质量效应(IME)理论提供了实证支持，对理解海洋生态系统调控机制具有重要科学价值。

　　

在贫营养化的北大西洋中部，佛得角群岛(CVA)却呈现出异常高的生物生产力，这种现象长期困扰着海洋学界。传统理论认为该现象主要源于非洲西海岸上升流的水平平流，但卫星数据显示两者季节周期脱节，暗示存在更复杂的本地调控机制。理解这些机制对揭示海洋生态系统从初级生产到顶级捕食者的能量传递路径至关重要，也是实现可持续渔业管理的基础。

GEOMAR亥姆霍兹海洋研究中心的Florian Schütte团队在《Progress in Oceanography》发表研究，整合20年船舶观测、滑翔机测量和卫星数据，首次系统阐明了CVA生物热点的形成机制。研究采用船舶ADCP流速剖面、微结构湍流测量、硝酸盐光学传感器(OPUS)和分层浮游生物网采样等关键技术，结合CVOO深海观测站和CVAO大气观测站的长期监测数据。

【物理强迫机制】发现三大核心过程：1）地形风生涡旋：Santo Ant?o和Fogo岛地形产生的风剪切形成表层强化涡旋，延伸至下游数倍岛径范围；2）中尺度涡旋相互作用：源自非洲海岸的富硝酸盐涡旋与浅海地形碰撞，引发亚中尺度活动使垂直平流增强10倍；3）潮汐-内波作用： Santo Ant?o以南热点区的混合速率达开放海洋1000倍，平均内波场能量超2倍。

【生态系统响应】证实物理过程通过提升硝酸盐通量显著增加叶绿素浓度：1）中上层浮游动物生物量与叶绿素显著正相关(r²
=0.44)；2）涡旋相互作用区中层鱼类丰度增加3-10倍；3）金枪鱼年捕获量与叶绿素浓度显著相关(p<0.0001)，座头鲸数量波动与生产力变化同步。

该研究创新性地建立了从亚中尺度物理过程到顶级捕食者的完整调控路径，证实岛屿地形通过多尺度物理-生物耦合塑造海洋生物多样性。成果为发展海洋生态系统数字孪生模型提供了物理基础，对全球类似岛群系统的保护管理具有范式意义。特别值得注意的是，研究发现不同物理过程会形成特异性的生物群落结构，这为解释"浮游生物悖论"提供了新视角——环境异质性创造了生态位分化条件，使更多物种得以共存。