"全球中深层浮游动物与微游泳生物数据库(MMMD):填补海洋生态研究空白的关键资源"

【字体: 时间:2025年07月25日 来源:Scientific Data 5.8

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  研究人员针对全球中深层(200-1000m)生态系统数据碎片化问题,整合258个数据源构建了首个中深层浮游动物与微游泳生物数据库(MMMD),包含266,611条标准化记录。该研究通过统一采样方法、网目尺寸和分类标准,解决了OBIS、COPEPOD等现有数据库在垂直分布数据上的局限性,为评估中深层生物资源潜力及气候变化响应机制提供了关键基线数据。

  

海洋中深层带被称为地球最后的生态前沿之一,这个深度在200-1000米之间的"黄昏带"蕴藏着全球最大的鱼类生物量,却也是人类认知最薄弱的区域。随着气候变化加剧和近海渔业资源衰退,开发中深层生物资源的呼声日益高涨,但令人震惊的是,现有数据库中来自中深层的记录不足20%,且存在严重的采样偏差——北大西洋数据过载而印度洋和东南太平洋几乎空白。更棘手的是,不同研究使用的网具规格、采样方法和分类标准千差万别,使得全球尺度的生态分析举步维艰。

为破解这一困局,不列颠哥伦比亚大学地球、海洋与大气科学系(Department of Earth, Ocean, and Atmospheric Sciences, University of British Columbia)的Yulia Egorova团队在《Scientific Data》发布了里程碑式的中深层浮游动物与微游泳生物数据库(MMMD)。这项历时多年的研究整合了1880-2016年间258个数据源,通过创新的标准化流程将26万条异构数据转化为可比指标,首次绘制出全球中深层生物的完整分布图谱。研究揭示中深层生物量中70.5%来自节肢动物,其中桡足类(Copepoda)和磷虾类(Euphausiacea)占据主导地位,而水母等胶质浮游生物仅占7.4%。

关键技术方法包括:(1)从OBIS、COPEPOD等7大数据库提取深度>200m的定量数据;(2)采用WoRMS分类系统统一物种命名;(3)建立网具类型-网目尺寸校准模型(如Juday网23.6%,MOCNESS网16.1%);(4)开发时空分层标准化算法,将不同采样方式(垂直45.8%,倾斜26.7%)和季节数据转化为统一密度值(ind·m-3);(5)整合北太平洋和南极洲的未发表数据集。

【数据特征】
全球266,611条记录覆盖5,557个站点,但显示明显采样缺口:大洋中心和南印度洋数据稀缺,北半球中纬度采样占优。时空分布上,63.2%记录缺失采样时间信息,1960年后数据量激增。

【分类组成】
16个门类中以节肢动物(Arthropoda)占比70.5%居首,其次为刺胞动物(7.4%)和脊索动物(6.5%)。48.6%记录精确到种级,但仍有5.1%仅能归类到"群落"水平。

【标准化创新】
以225μm网目为基准,建立密度校准模型。如图5所示,磷虾类(Euphausiacea)原始数据离散度高,经网目校正、采样方式调整和季节校准后,log10转换值呈现正态分布。

【技术验证】
针对112,000条密度记录开发零值处理算法,排除28,120条零值记录以避免对数转换偏差。选取24个代表性类群(覆盖90%非零记录)进行空间分层校准。

这项研究构建了中深层生态研究的基石数据库,其价值体现在三方面:首先,突破性地解决了历史数据不可比难题,使跨世纪、跨区域的生物量趋势分析成为可能;其次,校准模型为未来采样设计提供标准范式,特别针对网目尺寸(30μm-2.2cm)和拖网类型等关键变量;最重要的是,数据库动态更新机制可不断纳入新数据,为评估气候变化对"海洋碳泵"的影响提供不可替代的基线数据。正如作者强调,MMMD不仅填补了海洋生物地理学的知识鸿沟,更为可持续开发中深层蛋白质资源和保护深海生物多样性提供了科学依据。

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