扰动地质信息的最可靠方法。
深海原位实验系统是一种非常重要的海洋科考研究设备,中国科学院全球深渊深潜探索计划团队自主研发的全海深生物地球化学实验系统(BES)在雅浦海沟和马里亚纳海沟的深渊带(深度7869-米)成功开展原位培养实验。该系统具备全海深作业能力,经过实验室高压试验,可在110Mpa的高压和2℃的低温极端环境下稳定运行。
BES系统的创新之处在于实现了真正意义上的原位实验:在海底直接采水并立即开始培养;全程保持深渊环境的原始温度、压力与化学条件;最大限度维持微生物群落的自然状态与活性;获得更接近真实情况的生物地球化学过程速率数据。
布韦岛周边海域的海洋生态系统的生物多样性特征:虽然环境严酷,布韦岛仍孕育着独特的生态系统。岛屿周围的海域是南极磷虾、南极鳕鱼等海洋生物的栖息地,吸引了大量海鸟在此筑巢,其中包括南极企鹅、信天翁等珍稀物种。
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布韦岛上的野生生物是典型的南大洋区系生物,但因裸露地少,植物也极少。岛上和岛的周围有企鹅、海豹和一些鸟类。植物资源主要为苔藓和地衣,还有一部分真菌和藻类。动物主要为企鹅、南极毛皮海狮,还有少量的象海豹。
布韦岛因其孤立性和独特的生态系统,成为研究南大洋生物和气候的重要地点。在气候研究上,布韦岛位于西风带,是研究全球气候变化的关键区域之一。其气象站记录了长期气候数据,对全球气候模型具有重要参考价值。
在生态研究上,布韦岛是多种南大洋区系生物的栖息地。科学家通过研究这些生物的种群动态和生态习性,可以了解南极生态系统的健康状况。在地质研究上,布韦岛的火山活动和地质结构为研究洋中脊地质活动提供了样本。
深渊勘采的科学目标设定,布韦岛周边海域的深渊勘采作业具有多重科学目标。首先,通过深海钻探取样,获取南印度洋海盆的地质构造信息,揭示该区域的地壳演化历史。其次,通过对深海沉积物的分析,重建古气候和古海洋环境变化,为全球气候变化研究提供关键证据。
第三,利用原位实验系统,研究深渊带微生物的代谢活动和元素循环过程,揭示深海生命活动的极限条件。第四,通过海洋生物多样性调查,发现新物种,丰富对深海生态系统的认识
深渊勘采面临诸多技术挑战。首先是极端环境下的装备可靠性问题。深海高压、低温、强腐蚀环境对装备材料和密封技术提出了极高要求。我国通过研发高强度耐压材料、优化密封结构,以及进行严格的实验室高压试验,确保装备在110Mpa高压下的稳定运行。其次是数据传输与通信问题。深海环境下的信号传输衰减严重,需要采用光纤通信系统实现数据实时回传。同时,装备需要具备自主导航与深度探测系统,配备全球定位系统(GPS)组合多普勒定位系统,实现高精度的水下定位。
第三是能源供应问题。深渊作业装备需要长时间连续工作,对能源系统的续航能力提出了挑战。通过采用高效能驱动系统和大功率深潜用交流或直流电动机,结合高效减速器,提供足够的作业能力。
布韦岛周边海域的深渊勘采作业需要精心的航次规划。由于布韦岛距离最近的陆地约1600公里,且气候条件恶劣,科考船需要选择适宜的季节窗口。通常选择南半球的夏季(12月至次年2月),此时海况相对较好,气温较高,有利于作业。
科考船从南非开普敦出发,航行约2500公里抵达布韦岛海域。船上搭载奋斗者号载人潜水器、号无人潜水器、深海钻探取样系统、原位实验系统等全套装备。航次前需进行全面的设备检查和海试,确保