夏季以外的南极科考不可能？他们探秘秋冬季南极生态系统，创下国际首次
长久以来，传统南极科考大多集中在夏季开展。受极寒气候与复杂海况的双重制约，夏季以外的南极科考常被视作“不可能完成的任务”。正因如此，南极秋季观测数据极度匮乏，导致人类对该时段的自然过程研究不足、认知有限。
但自然资源部中国第41次南极考察罗斯海联合航次直面挑战了这项“不可能”，这也是国际上首次以南极边缘海秋季生态系统为研究对象的跨国联合科考行动。
6月6日，澎湃新闻记者从上海交通大学获悉，自然资源部中国第41次南极考察罗斯海联合航次于近日圆满收官，航次汇聚中国、美国、英国、澳大利亚、新西兰、挪威、韩国、马来西亚、泰国9国的约50名科考人员，其中来自上海交通大学海洋学院师生10人。中国极地研究中心研究员、上海交大海洋学院双聘教师何剑锋担任该航次首席科学家，上海交大海洋学院院长周朦担任首席科学家顾问，学院教授张召儒担任首席科学家助理。
大合影。 本文图片均为 上海交通大学 供图
揭示探索南极水体结构奥秘
“在漫长的秋冬季节，南极边缘海存在着一个活跃的暗生态系统，其中涵盖了磷虾、鱼类、鸟类和哺乳动物等众多生物。”周朦已去过14次南极、10次北极，但秋冬季的南极科考对像他这样经验丰富的“老南极”来说，也仍是一片“未至之境”。
南极秋冬季暗生态系统中，驱动海洋生物圈的有机质和能量究竟从何而来？结冰、深对流和混合等过程又是如何影响海洋生物输运及垂直碳通量的？冬季的何种过程决定了浮游生物种群结构，进而影响次年春季的生产力？这一系列错综复杂的科学问题，犹如一团团迷雾，亟待科研人员去拨开。
周朦（右）、钟贻森（左）在进行科考工作。
然而，若要发起南极的秋冬季航次，意味着要冒着极端低温、大风和海冰密集度高的巨大挑战，这对科考船的保障能力和科考队员的抗逆能力而言，都是前所未有的严峻考验。在中国的极地科考历史上，这尚属首次。经过约两年的筹备，团队于2025年3月启航，前往南极罗斯海。
周朦介绍，罗斯海在南极科考领域占据着举足轻重的地位。它是各国在南极边缘海研究的热点区域，是全球大洋底层水——南极底层水的重要生成地，对全球热盐环流和气候的影响重大。它还是南大洋生物生产力最高的区域之一，拥有丰富的生物资源，其生态系统的运行过程至关重要。高生产力与底层水形成过程使罗斯海成为深海有机碳埋藏的热点区域。
在这个航次中，海洋学院的老师们及国外合作者获得了一些重要的科学发现，正在开展深入探索。
自然资源部中国第41次南极考察罗斯海联合航次，船正破冰而行。
初步的调查在水体结构、低营养级生物、磷虾和高营养级生物等方面有了些发现。比如，相对于罗斯海其他区域，在南极的“造冰工厂”——冰间湖区域的水体性质和浮游生物在垂直方向的分布上更为均一，平时多生活在海洋上层、运动能力弱的小型浮游动物在海洋深层和底层的数量更加丰富。这些都揭示了在秋冬季，冰间湖强烈的结冰过程所驱动的海洋深对流活动对海水物理性质、生物分布和越冬过程的影响。同时，在冰间湖发现了暖的绕极深层水入侵信号以及冷的冰架融水信号，这些过程对海洋深对流及其驱动下的大洋底层水——南极底层水的生成会产生重要作用。
航次发现，冰间湖中的营养盐浓度与其他海域差异显著，浮游动物在全水深中丰富的分布，揭示了在该航次到达前曾经发生过的活跃生物过程。这些显示出罗斯海冰间湖海域特殊的生态过程，为全面认知南极边缘海的生物地球化学循环提供了重要观测结果。
航次还调查发现，罗斯海的西北陆坡区存在南极大磷虾的大量聚集，海洋环流的格局对该磷虾“热点”区域的形成具有潜在的重要作用；这里的浮游植物量相对于其他区域偏低，揭示了磷虾对浮游动物及碎屑的大量摄食活动，生态系统被下行控制过程所主导。
何剑锋介绍，该航次主要具备三方面重要的价值，一是提升了国际社会对南大洋秋季暗环境下关键生物类群和生态系统环境适应和生存策略的认知；二是推动了极端环境调查观测装备的试验与应用实践；三是为后续极地大洋国际合作研究积累了宝贵的经验。
一块形状规整的大冰山在船边
组建一支具有多学科协同作战能力的队伍
此航次项目由上海交大海洋学院和中国极地研究中心发起、推动，双方也深度参与航次策划、论证、筹备、组织、执行的全过程，最终在秋季罗斯海极端环境下顺利完成了20天的连续观测，完成了从理论构想到实践落地的跨越。
一支好的队伍是能打胜仗的关键。上海交通大学海洋学院由周朦牵头，组建了一支覆盖海洋生态、物理海洋、生物地球化学等领域的全学科团队。成员中既有深耕罗斯海研究十余年的资深学者，也有首次踏足极地的青年科研人员，形成了老中青相结合、经验与创新相融合的架构。周朦在团队组建之初，便有着清晰的布局构想：以多学科交叉融合为突破口，围绕南大洋秋季黑暗季节的生态系统动力学过程和碳埋藏等核心科学问题，展开全方位、深层次的研究。他强调团队成员之间的贯穿性与关联性，鼓励大家在各自擅长的领域深耕细作的同时，加强交流与合作，形成强大的研究合力。
四只帝企鹅有序前进
尽管有很多准备，但极地科考的艰难仍出人意料。比如，秋冬季的“魔鬼西风带”令人闻风丧胆，它对队员们的身体和心理都是极大的考验。此外，在冰区作业时要面对极端低温，很多设备使用出现问题，对考察作业带来很大的影响。比如采水瓶放水口在低温时会结冰，影响正常的取水工作；进入冰区没多久船上的走航水就冻住了，实验室的下水管路也被冻住；中层渔网回收时因为进很多冰而严重损坏，磷虾网回收时被冰困住……重重阻碍并没有难倒大家，从船长水手到科学家，所有人都集思广益，暖风机、寝室电吹风都用上了，一次次化解了危机。
在这40多天的科考之旅中，海洋学院博士生隋维康第一次真正体会到“极地”两个字的分量，也第一次深切地感受到：科学不仅是实验室里的公式和图表，更是风雪中一锹一锹挖出来的、靠双手和意志完成的探索。“风雪是日常，冰封是常态，零下二十多度的寒风穿透防寒服，冻得人几乎说不出话来。那些曾经在课堂上学到的知识，在南极变成了一项项紧迫而真实的任务。”在罗斯海冰间湖采样时，感受着在遥远的世界尽头，幽蓝色的宁静海水中一群南极磷虾在灯光下跳跃着闪闪发光的情境，隋维康突然明白为什么无数科学家愿意花几十年时间坚守在这片冰雪大陆——南极的美，不仅在它的孤寂与神秘，更在于它对人类提出的追问：你愿意为科学、为地球、为未来，走多远？“当我们带着一瓶瓶海水样品、一份份沉积物返航，其实也是带回了更深的责任感。”