Kévin Robache长期致力于东英吉利海峡浮游植物功能群与气候变化研究，团队已有15年以上在东英吉利海峡、特别是布洛涅-滨海海域的连续研究，涉及浮游植物功能群、营养盐耦合、自动监测方法学等多个层面。近日发表在Ocean Science的这篇论文由法国国家科学研究中心（CNRS）、法国海洋开发研究院（Ifremer）、荷兰生态研究所（NIOO）、滨海大学等多个机构合作，涵盖海洋生态学、生物光学、数据科学、自动化传感器技术，是他们在该海域长期工作基础上的最新高频、多尺度综合成果。
浮游植物是海洋初级生产的主要贡献者，驱动碳循环和食物网结构，尤其在沿海区域，其动态变化对渔业和生态系统健康具有重要意义。东英吉利海峡是受人类活动影响显著的高动态海岸带，受强潮（macrotidal）、河口输入（如Liane河）、风力和温度变化等多重驱动因子影响。传统低频次（如周、月）采样难以捕捉浮游植物群落在小时至天尺度上的快速变化，尤其是在强潮驱动的环境中。本文聚焦于东英吉利海峡布洛涅-滨海（Boulogne-sur-Mer）海岸系统的多尺度浮游植物动态研究，利用高频自动流式细胞仪（CytoSub）在2021和2022年春季和夏季进行了长时间序列观测。通过高频率（每2小时）连续观测，首次系统刻画了东英吉利海峡浮游植物群落在小时、日、周等时间尺度上的动态变化。捕捉并分析了4种极端事件（如热浪、低盐度、强风）对浮游植物群落的快速影响。验证了自动流式细胞仪CytoSub与固定平台结合在复杂海岸带生态系统中的可行性与价值。
1. 部署位置
法国Ifremer MAREL Carnot自动监测浮标站，位于英吉利海峡沿岸（49.57 °N, 0.34 °W），水深约18 m。
2. 部署时间（捕捉短时生态过程与极端事件响应）
• 第一期：2021-03-23至2021-05-12（51 d）
• 第二期：2022-03-17至2022-08-03（139 d）
• 两次累计190d连续运行，采样频率15min·次⁻¹。
测量协议：设定三种流式协议进行不同目标颗粒的观测（Pico、Micro、Micro-Photos分别针对<5 μm、>5 μm及颗粒图像采集。
3. 设备配置
• 仪器：荷兰CytoBuoy b.v. CytoSub水下原位流式细胞仪。
• 激光：488 nm 固态蓝光，功率20mW。
• 检测器：前向散射FWS（粒径）、侧向散射 SWS（内部复杂度）、红色荧光FLR（Chl-a）、橙色荧光FLO（藻红蛋白）、黄色荧光 FLY（降解色素）。
• 数据输出：单颗粒12维脉冲特征+实时cytogram散点图，用于门控聚类8–10个浮游植物类群。
• 数据分析：采用基于光学特征人工聚类，结合图像验证定义11个浮游植物功能群（PFGs），实现非侵入式、近实时的群落结构识别，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. 运维与成果
• 通过MAREL浮标有缆供电与光纤数据回传，实现实时上传至Ifremer数据中心。
• 在两次布放期间，共捕获3次硅藻水华与2次蓝藻（聚球藻）水华事件，提前12–36 h发出预警，供当地贝类养殖场调整采收计划。
1. 浮游植物季节性演替
时间 | 主导类群 | 特征 |
2021年春季 | NanoRED（Phaeocystis globosa） | 高丰度，高叶绿素a，硅酸盐与磷酸盐迅速耗尽后爆发 |
2022年春季 | PicoRED（小型真核生物）→NanoRED | 爆发时间延后，强度较低 |
2022年夏季 | PicoORG（Synechococcus） | 高温期主导，细胞小、叶绿素低，适应低营养环境 |
2.极端事件对浮游植物的影响
事件类型 | 时间 | 主要影响 |
低盐度事件 | 2021年4月1–4日 | 初期抑制总丰度，后期刺激部分类群（如NanoRED） |
强风事件 | 2021年5月3–4日 | 促进MicroRED（硅藻）再悬浮，抑制Phaeocystis |
风暴Diego | 2022年4月9日 | PicoRED类群爆发，可能与风向变化有关 |
海洋热浪 | 2022年7月15–20日 | PicoORG丰度下降，PicoRED2上升，群落结构快速转变 |
3. 多尺度动态特征
高频波动主导：85±10%的浮游植物丰度、叶绿素a和多样性变化发生在9小时至11天的时间尺度内。
潮汐驱动显著：EMD分析显示多个IMF与潮汐周期（12.4小时、日潮、周潮、半月潮）高度相关。
多样性指数变化：夏季以PicoORG为主时，基于丰度的多样性下降，而基于叶绿素a的多样性上升，反映细胞大小与色素含量的差异。
本研究展示了 2021 与 2022 年春季在东英吉利海峡 Liane 河口外、布洛涅-滨海近岸的浮游植物多尺度动态。展示了主要浮游植物功能群（PFGs）之间的季节演替，特别是 MicroRED（主要是硅藻）与 NanoRED（主要是定鞭藻 Phaeocystis globosa）之间的转换。借助经验模态分解与 Lomb–Scargle 周期图方法，我们在浮游植物丰度、红色荧光（叶绿素 a 的替代指标）以及 Shannon 多样性指数中识别出多种不同时间尺度的模态波动，凸显了种群组合的复杂动态。
结果表明，这些时间序列的大部分变异发生在短时尺度，尤以数小时量级为甚。这意味着低频次采样可能会遗漏浮游植物群落中的关键动态。研究还发现，这些多尺度波动随时间并不趋于稳定；尤其是在 2022 年夏季群落组合发生季节转换时，当表层海水温度成为丰度的主要驱动因子，超微型浮游生物占据主导地位。
由于系统设计限制，本研究的观测期较短，这提示我们需要对 PFGs 进行更长期的监测，并结合营养盐、光照、混合等更多环境变量的高频测定，以评估在全球变化和人类压力加剧的背景下，高频波动在更大时间尺度（如年际变化）上是否仍具重要性。这将有助于深入理解其对主要海洋初级生产者全粒径范围的影响机制。此外，纳入更高营养级（如浮游动物）可为未充分探讨的“自上而下”控制机制提供见解。如前所述，鉴于研究时段有限，季节变化——理解浮游植物动态的关键——并未被完全捕捉，因此未来研究需基于更长监测周期。
总体而言，本研究证实了将自动流式细胞术与固定浮标相结合，对海洋生态系统进行高频监测的潜力与价值，尽管系统设计仍需改进以支持长期运行。鉴于沿海区域风暴、河口输入和热浪等极端事件发生频率日益增加，自动化监测与稳健统计分析的耦合对于理解浮游植物变异及其对海洋食物网和生物地球化学循环的影响至关重要。该方法可为预测生态系统结构与功能变化的模型提供宝贵数据。
