灣區(qū)時訊 （編輯/劉秀 通訊員/王鑫 王沐眾 徐曉璐）2月28日，國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“冷泉生態(tài)系統(tǒng)研究裝置”（以下簡稱“冷泉裝置”）在廣州市全面啟動建設(shè)。該設(shè)施由中國科學院南海海洋研究所牽頭申報并承擔建設(shè)，項目包含“海底實驗室分總體”“保真模擬分總體”“保障支撐分總體”三部分。

冷泉生態(tài)系統(tǒng)研究裝置整體介紹

冷泉裝置采用“樣地實驗+陸地模擬，海陸協(xié)同、時空互換”的設(shè)計思想，計劃用5年的時間，建設(shè)面向冷泉生態(tài)系統(tǒng)的深海載人駐守型海底實驗室與陸基保真模擬設(shè)施相融合的國際領(lǐng)先研究裝置，支撐冷泉生態(tài)系統(tǒng)發(fā)育、化能合成生物演替和甲烷物態(tài)演化及其環(huán)境效應研究。冷泉裝置建成后，將為探索深海極端環(huán)境下的生命起源及可燃冰等深海資源的綠色開發(fā)等前沿基礎(chǔ)研究和高新技術(shù)研發(fā)提供先進的平臺支撐，成為我國在深海科學研究領(lǐng)域邁出的關(guān)鍵一步，服務“海洋強國”戰(zhàn)略及“雙碳”目標。

海底實驗室分總體

保真模擬分總體

“冷泉”是指海底之下的甲烷、硫化氫和二氧化碳等氣體在地質(zhì)結(jié)構(gòu)或壓力變化驅(qū)動下，溢出海底進入海水的活動。而冷泉生態(tài)系統(tǒng)是指海洋生物利用海底冷泉滲出的化學物質(zhì)為能源進行化能合成，發(fā)育成海底黑暗世界里獨特的生態(tài)系統(tǒng)，具有黑暗、高壓、低氧等理化特征，以可燃冰分解的甲烷為生源要素，通過化能合成作用而生生不息，被譽為“深海綠洲”。冷泉生態(tài)系統(tǒng)承載著地球深部碳循環(huán)的密碼，是研究極端環(huán)境生命適應機制、探索新型生物資源的戰(zhàn)略要地。開展冷泉生態(tài)系統(tǒng)研究是可燃冰等深海資源綠色開發(fā)與深?？茖W研究的最佳切入點。冷泉裝置將為冷泉生態(tài)系統(tǒng)的研究提供全新的視角和技術(shù)手段，加速相關(guān)領(lǐng)域的科研進展，為海洋科技領(lǐng)域研究樹立新標桿。

水面保障母船示意圖

此次將耗時5年來建設(shè)首個海陸結(jié)合的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)我國深海長周期載人駐留實驗裝備的工程化應用和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，推動我國的深海工程技術(shù)及裝備在國際上實現(xiàn)從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的超越。

據(jù)介紹，冷泉生態(tài)系統(tǒng)研究裝置項目是國家發(fā)展和改革委批復立項，南海海洋研究所承擔建設(shè)國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施?？偨ㄔO(shè)周期為5年，包括第一階段：設(shè)計建造階段，周期4年；第二階段：設(shè)備集成調(diào)試、海上試驗階段，周期1年。建成后將促進冷泉發(fā)育機制、極端生命演化過程、可燃冰的生態(tài)效應研究等海洋科學跨越式發(fā)展，提升海洋領(lǐng)域核心技術(shù)原始創(chuàng)新能力和裝備的自主研發(fā)能力，推動深遠海科技進步。

冷泉生態(tài)系統(tǒng)研究裝置的建成不僅會促進冷泉科技研發(fā)領(lǐng)域的國際合作，也將使廣州在全球海洋科學與工程創(chuàng)新中心的構(gòu)建中占據(jù)重要地位，搶占全球深海戰(zhàn)略制高點。通過引領(lǐng)深海原位觀測技術(shù)的發(fā)展，該裝置將進一步優(yōu)化粵港澳大灣區(qū)的大科學裝置配置和科技布局，支持珠三角綜合性科學中心的成長，同時也為粵港澳大灣區(qū)國際科技創(chuàng)新中心的建設(shè)貢獻力量。

冷泉生態(tài)系統(tǒng)研究裝置的建設(shè)及運行，將對可燃冰產(chǎn)業(yè)化、海洋生物資源利用、海洋裝備制造等產(chǎn)業(yè)發(fā)展有著“沿途下蛋”的積極推動作用，進一步提高我國深海探測技術(shù)及海洋裝備的自主研發(fā)、制造能力及運行管理水平，加快深海載人裝備從探索、探測、探險到深海樣地原位長周期試驗、實驗、研究的飛躍，從而可以整體上帶動粵港澳大灣區(qū)海洋高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，大幅提升我國的深?？茖W技術(shù)創(chuàng)新能力，促進我國海洋經(jīng)濟的高質(zhì)量發(fā)展，服務海洋強國及“雙碳”戰(zhàn)略。同時，冷泉生態(tài)系統(tǒng)研究裝置是一個多學科綜合的大科學裝置，其建成后將向社會開放共享，建立多學科綜合交叉平臺，優(yōu)化區(qū)域科技布局，吸引高水平研究及技術(shù)人才，帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展，服務粵港澳大灣區(qū)國際科創(chuàng)中心建設(shè)。

冷泉生態(tài)系統(tǒng)是指海洋生物利用海底冷泉滲出的化學物質(zhì)（甲烷、硫酸鹽等）為碳源和能源進行化能合成，發(fā)育成海底黑暗世界里的獨特生態(tài)系統(tǒng)，具有黑暗、高壓、低氧等理化特征。冷泉為化能自養(yǎng)生物提供碳源和能量，維系著以化能自養(yǎng)菌為食物鏈基礎(chǔ)的冷泉生物群，并成為初級生產(chǎn)者。在此基礎(chǔ)上，繁衍著管狀蠕蟲、蛤類、貽貝類、甲殼類、多毛類動物以及海星、海膽、蟹類、冷水珊瑚、魚類等后生動物，形成一套完整的化能營養(yǎng)為基礎(chǔ)的深海生態(tài)系統(tǒng)。目前，科學家已經(jīng)在冷泉生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了600多種生物。

對冷泉及其生態(tài)系統(tǒng)的研究一直是國際上的關(guān)注熱點，一方面，在氣候變化方面，冷泉區(qū)的甲烷氣體是溫室氣體的重要來源，也是未來有潛力成為一次能源來源，冷泉區(qū)甲烷滲漏對全球氣候及生態(tài)環(huán)境具有重要影響，因此保護它們是至關(guān)重要的；另一方面，冷泉生物有可能合成生物醫(yī)學上重要的化合物，具有巨大的科學價值。

據(jù)了解，冷泉生態(tài)系統(tǒng)研究裝置是我國自主研發(fā)的首個海陸結(jié)合的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，裝置規(guī)模和主要技術(shù)指標國際領(lǐng)先。通過冷泉生態(tài)系統(tǒng)研究裝置的建設(shè)和運行，將突破深海載人長周期駐留實驗、超大潛深大型耐壓結(jié)構(gòu)安全性。深海原位長期載人駐留實驗技術(shù)可應用于建設(shè)不同譜系的深海駐留裝備，廣泛應用于深海油氣以及鐵錳結(jié)核等礦產(chǎn)資源開發(fā)、海底工程建設(shè)以及南海島礁資源及權(quán)益的維護等。

責任編輯/劉秀