Kévin Robache長期致力于東英吉利海峽浮游植物功能群與氣候變化研究，團隊已有15年以上在東英吉利海峽、特別是布洛涅-濱海海域的連續(xù)研究，涉及浮游植物功能群、營養(yǎng)鹽耦合、自動監(jiān)測方法學等多個層面。近日發(fā)表在Ocean Science的這篇論文由法國國家科學研究中心（CNRS）、法國海洋開發(fā)研究院（Ifremer）、荷蘭生態(tài)研究所（NIOO）、濱海大學等多個機構合作，涵蓋海洋生態(tài)學、生物光學、數據科學、自動化傳感器技術，是他們在該海域長期工作基礎上的最新高頻、多尺度綜合成果。

浮游植物是海洋初級生產的主要貢獻者，驅動碳循環(huán)和食物網結構，尤其在沿海區(qū)域，其動態(tài)變化對漁業(yè)和生態(tài)系統(tǒng)健康具有重要意義。東英吉利海峽是受人類活動影響顯著的高動態(tài)海岸帶，受強潮（macrotidal）、河口輸入（如Liane河）、風力和溫度變化等多重驅動因子影響。傳統(tǒng)低頻次（如周、月）采樣難以捕捉浮游植物群落在小時至天尺度上的快速變化，尤其是在強潮驅動的環(huán)境中。本文聚焦于東英吉利海峽布洛涅-濱海（Boulogne-sur-Mer）海岸系統(tǒng)的多尺度浮游植物動態(tài)研究，利用高頻自動流式細胞儀（CytoSub）在2021和2022年春季和夏季進行了長時間序列觀測。通過高頻率（每2小時）連續(xù)觀測，首次系統(tǒng)刻畫了東英吉利海峽浮游植物群落在小時、日、周等時間尺度上的動態(tài)變化。捕捉并分析了4種極端事件（如熱浪、低鹽度、強風）對浮游植物群落的快速影響。驗證了自動流式細胞儀CytoSub與固定平臺結合在復雜海岸帶生態(tài)系統(tǒng)中的可行性與價值。

1. 部署位置

法國Ifremer MAREL Carnot自動監(jiān)測浮標站，位于英吉利海峽沿岸（49.57 °N, 0.34 °W），水深約18 m。

2. 部署時間（捕捉短時生態(tài)過程與極端事件響應）

? 第一期：2021-03-23至2021-05-12（51 d）  

? 第二期：2022-03-17至2022-08-03（139 d）  

? 兩次累計190d連續(xù)運行，采樣頻率15min·次?1。

測量協議：設定三種流式協議進行不同目標顆粒的觀測（Pico、Micro、Micro-Photos分別針對<5 μm、>5 μm及顆粒圖像采集。

3. 設備配置

? 儀器：荷蘭CytoBuoy b.v. CytoSub水下原位流式細胞儀。

? 激光：488 nm 固態(tài)藍光，功率20mW。  

? 檢測器：前向散射FWS（粒徑）、側向散射 SWS（內部復雜度）、紅色熒光FLR（Chl-a）、橙色熒光FLO（藻紅蛋白）、黃色熒光 FLY（降解色素）。  

? 數據輸出：單顆粒12維脈沖特征+實時cytogram散點圖，用于門控聚類8–10個浮游植物類群。

? 數據分析：采用基于光學特征人工聚類，結合圖像驗證定義11個浮游植物功能群（PFGs），實現非侵入式、近實時的群落結構識別，如：

MicroRED：主要是硅藻（如Pseudo-Nitzschia）

NanoRED：主要是定鞭藻（Phaeocystis globosa）

PicoORG：主要是聚球藻（Synechococcus）

4. 運維與成果  

 ? 通過MAREL浮標有纜供電與光纖數據回傳，實現實時上傳至Ifremer數據中心。  

 ? 在兩次布放期間，共捕獲3次硅藻水華與2次藍藻（聚球藻）水華事件，提前12–36 h發(fā)出預警，供當地貝類養(yǎng)殖場調整采收計劃。

1. 浮游植物季節(jié)性演替

2.極端事件對浮游植物的影響

3. 多尺度動態(tài)特征

高頻波動主導：85±10%的浮游植物豐度、葉綠素a和多樣性變化發(fā)生在9小時至11天的時間尺度內。

潮汐驅動顯著：EMD分析顯示多個IMF與潮汐周期（12.4小時、日潮、周潮、半月潮）高度相關。

多樣性指數變化：夏季以PicoORG為主時，基于豐度的多樣性下降，而基于葉綠素a的多樣性上升，反映細胞大小與色素含量的差異。

本研究展示了 2021 與 2022 年春季在東英吉利海峽 Liane 河口外、布洛涅-濱海近岸的浮游植物多尺度動態(tài)。展示了主要浮游植物功能群（PFGs）之間的季節(jié)演替，特別是 MicroRED（主要是硅藻）與 NanoRED（主要是定鞭藻 Phaeocystis globosa）之間的轉換。借助經驗模態(tài)分解與 Lomb–Scargle 周期圖方法，我們在浮游植物豐度、紅色熒光（葉綠素 a 的替代指標）以及 Shannon 多樣性指數中識別出多種不同時間尺度的模態(tài)波動，凸顯了種群組合的復雜動態(tài)。

結果表明，這些時間序列的大部分變異發(fā)生在短時尺度，尤以數小時量級為甚。這意味著低頻次采樣可能會遺漏浮游植物群落中的關鍵動態(tài)。研究還發(fā)現，這些多尺度波動隨時間并不趨于穩(wěn)定；尤其是在 2022 年夏季群落組合發(fā)生季節(jié)轉換時，當表層海水溫度成為豐度的主要驅動因子，超微型浮游生物占據主導地位。

由于系統(tǒng)設計限制，本研究的觀測期較短，這提示我們需要對 PFGs 進行更長期的監(jiān)測，并結合營養(yǎng)鹽、光照、混合等更多環(huán)境變量的高頻測定，以評估在全球變化和人類壓力加劇的背景下，高頻波動在更大時間尺度（如年際變化）上是否仍具重要性。這將有助于深入理解其對主要海洋初級生產者全粒徑范圍的影響機制。此外，納入更高營養(yǎng)級（如浮游動物）可為未充分探討的“自上而下”控制機制提供見解。如前所述，鑒于研究時段有限，季節(jié)變化——理解浮游植物動態(tài)的關鍵——并未被完全捕捉，因此未來研究需基于更長監(jiān)測周期。

總體而言，本研究證實了將自動流式細胞術與固定浮標相結合，對海洋生態(tài)系統(tǒng)進行高頻監(jiān)測的潛力與價值，盡管系統(tǒng)設計仍需改進以支持長期運行。鑒于沿海區(qū)域風暴、河口輸入和熱浪等極端事件發(fā)生頻率日益增加，自動化監(jiān)測與穩(wěn)健統(tǒng)計分析的耦合對于理解浮游植物變異及其對海洋食物網和生物地球化學循環(huán)的影響至關重要。該方法可為預測生態(tài)系統(tǒng)結構與功能變化的模型提供寶貴數據。

Kévin Robache et al. Multiscale phytoplankton dynamics in a coastal system of the eastern English Channel: the Boulogne-sur-Mer coastal area. Ocean Science, 2025, 21: 1787–1811.

如您需要了解更多信息，請識別下方二維碼填寫登記表，我們會為您提供專業(yè)的服務，真誠期待與您的合作！

電話：021-32555118，郵箱：sales@zealquest.com

相關閱讀：