研究揭示热带西太平洋海脊两侧硅质放射虫深度梯度演替与连通机制

　　

近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境与岛礁生态全国重点实验室深时海洋与全球变化研究团队在热带西太平洋深海硅质浮游动物多样性观测研究方面取得新进展。相关研究成果以“温度驱动与地形诱导的Eauripik海脊两侧硅质放射虫深度梯度演替及其连通性”、“Temperature-controlled and topographically shaped depth gradient succession of siliceous radiolarians and their connectivity across the Eauripik Rise”为题在《中国科学：地球科学》中英文版2026年第9期正式出版。

全球近60%的海洋面积水深超过2000 m，而太平洋这一比例高达80%；长期以来，受限于深海观测与采样技术的高难度与高成本，人类对深海生物多样性的认识仍十分有限。目前，全水深剖面观测是解密全球物质循环和生命垂直分布的钥匙，而硅质放射虫是揭示这一未知领域的重要载体：与大部分生活在真光层的浮游生物不同，放射虫在海水表层至上万米的深渊均有物种生存；其所在的Rhizaria类群更是海洋中层水体唯一的生物硅生产者，构成了中层浮游动物生物量的重要组成部分。热带西太平洋深水广布、卡罗琳海盆拥有完整的"沟-弧-盆"体系，其中南北走向的Eauripik海脊高出海盆底部约2000 m、距海表面约2400 m，是研究深海剖面生物垂向分布与地形隔离效应的理想场所（图1）。

图1 热带西太平洋深海剖面观测Eauripik-W和Eauripik-E的地理位置及其区域环境

研究团队率先利用Maxi型多联网在热带西太平洋Eauripik海脊两侧的西卡罗琳海盆和东卡罗琳海盆（图1），分别对0–4000 m水柱一次性连续分9个水层进行浮游生物拖网采样，结合现场固定、虎红染色、传统形态鉴定和多种统计分析方法，重点解析了Eauripik海脊两侧硅质放射虫群落的深度梯度变化、环境驱动机制及地形隔离效应。物种二元数据分析热图表明从表层至深层呈明显的热生态位分化（图2），指出温度是驱动放射虫垂向属种更替的主控因素：对照现场同步观测的深度剖面上的温度值变化，划分出四个深度水体环境指示的物种组合型：Didymocrytis tetrathalamus和Tetrapyle group等高温混合层种（>24℃，0-200 m）；Larcopyle buetschlii温跃层种（8~24℃，100~500 m）；Cladoscenium ancoratum、Larcopyle weddellium、Cycladophora cf. davisiana和Saturnalis circularis低温种（1.8-8℃，500~2400 m）；Thecosphaera melitomma、Axoprunum octatignum和Druppatractus hastatus等冷水种（<1.8℃，2400~4000 m）。

图2 4000 m深海剖面上活体放射虫物种在不同水层的热生态位分化

(A) 基于物种二元数据分析得到的活体放射虫属种组成随深度变化热图; (B) 两个站位现场同步观测的温度随水深变化剖面图

研究进一步发现，海脊地形在浮游生物群落连通性上起着重要的隔离屏障作用。聚类分析结果表明Eauripik海脊两侧深层水体（2400–4000 m）群落结构明显不同（图3），这与地形屏障作用引起的南大洋绕极深层水分布不均有关—太平洋深层西边界流的U-PMOC和L-PMOC两支深层环流受海脊阻挡而改变路径与分布，引发东西卡罗琳海盆深层水体生境差异，致使海脊两侧深层放射虫属种组成存在明显不同；但在海脊两侧以浅水体（0-2400 m），群落结构呈现出三层空间分布格局，且每层空间均具有良好的物种连通性（图3），这与东、西卡罗琳海盆中上层海流水平向上提供的水动力扩散和生境条件趋同性有关。

图3? Eauripik海脊两侧不同水层活体放射虫群落结构的连通性

(A) 基于各水层硅质放射虫物种二元数据的Q型聚类分析结果; (B) 基于Q型聚类分析结果构建的Eauripik海脊地形隔离效应示意图

本项研究系统刻画了热带西太平洋Eauripik海脊两侧浮游动物（硅质放射虫）在水文、营养物质与地形多重调控下的垂直分布格局与连通机制，为深入理解热带大洋深海物种多样性及其适应性策略机制提供重要的观测视角，更为海洋生地化循环与古海洋重建研究提供不同水深的关键数据和替代性指标。

该论文的第一作者为博士研究生程夏雯、李彤，通讯作者为研究员张兰兰。该研究获得国家自然科学基金项目、南海海洋所自主部署项目、热带海洋环境和岛礁生态全国重点实验室自主项目和国家自然科学基金共享航次计划的联合资助。

论文信息：

程夏雯, 李彤, 张兰兰, 梁湛林, B.G.D. Ojithma Perera, 孙冉菲, 杜岩. 2026. 温度驱动与地形诱导的Eauripik海脊两侧硅质放射虫深度梯度演替及其连通性[J]. 中国科学：地球科学, 2026, 56(9): 3592-3605. DOI: 10.1360/SSTe-2025-0399.

Xiawen CHENG, Tong LI, Lanlan ZHANG, Zhanlin LIANG, B.G.D. Ojithma PERERA, Ranfei SUN, Yan DU. 2026. Temperature-controlled and topographically shaped depth gradient succession of siliceous radiolarians and their connectivity across the Eauripik Rise. [J]. Science China Earth Sciences, 69, 3535-3547. DOI: 10.1007/s11430-025-1918-6.?

原文链接：

https://www.sciengine.com/SSTe/doi/10.1360/SSTe-2025-0399、

https://link.springer.com/article/10.1007/s11430-025-1918-6