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第二次青藏高原科考“青藏高原新旅程新发现”系列讲座(第五十三讲):技术变革驱动的新研究(以MEER为例)

 

2024年9月13日,应兰州大学泛第三极环境中心的邀请,上海交通大学的肖湘教授在观云楼5楼进行了题为“技术变革驱动的新研究”的专题讲座。此次讲座由刘勇勤教授主持,采用了线下与线上相结合的方式进行,吸引了众多师生的参与,大家对这一前沿领域表现出了极大的热情和关注。

讲座中,肖湘教授详细介绍了马里亚纳海沟环境与生态计划(Mariana Trench Environment and Ecology Research, MEER计划)的背景和发展历程。MEER计划自2021年10月至12月在“奋斗者”号载人潜水器首个常规科考应用航次(TS21-2航次)中启动,依托于深渊大科学工程,结合“新装备+大数据”策略,旨在探索水深超过6000米的海洋生命,挑战生命的边界,并填补资源评估的空白。这一计划不仅是深海工程技术的前沿领域,也是推动生物技术和生态研究发展的重要动力。

MEER计划的科学目标聚焦于多样性、适应性以及环境塑造等关键领域,致力于实现人类共同的梦想,通过潜器开展深渊生态系统的全面调查。然而,该计划的实施面临着极限的装备和人员挑战,科研人员战胜了高压的挑战,勇攀科学高峰,首次成功实现了深渊底部样本的系统采集,不仅显著提高了样本取样数目,从最初的几十个增加至几千个,还将取样精度从百米级提升至厘米级,样本覆盖度也从单一地点扩展到了整个海沟,实现了高频率、高精度和高覆盖度的系统性样本采集,取得了一系列令人瞩目的成果。

MEER计划得到了坚实的后盾支持,自主知识产权的大科学平台成为其执行的基础。这些平台包括中国科学院深海所的第三代原位平台、华大的第三代高通量测序平台,以及上海交通大学的第四代深海环境模拟设施,这些都是MEER计划不可或缺的重要组成部分。该计划以多尺度和全覆盖为执行原则,进行了第一次深渊生命的系统调查,共收集了来自33个潜次的227根沉积柱和17份原位过滤水体样本,并涵盖了深渊代表性宏生物,测量误差率低至2.9%,显示出其科学的严谨性和准确性。

自项目启动以来,MEER计划在科学目标的确立上经历了多个阶段的不断迭代。在航次期间,项目组进行了32次深入讨论,确保了科学目标的清晰和可行性。随着时间的推移,从2021年10月至2022年12月,项目组对样本和数据进行了系统化的标准化处理,历经14个月建立了完整的标准化流程。到2022年7月,团队明确了哲学框架,理清了科学问题的层次与逻辑结构,主要涵盖三大科学问题:1.深渊环境中物种的特性;2.深渊生命的起源与适应机制;3.生源生态系统的全球贡献。此外,在2022年5月至10月期间,项目组还进行了美学反思,创造了深渊的全景画廊,展现了深渊生态的独特魅力。在2022年3月至9月间,科研团队自我突破,撰写了9篇高水平的学术文章,并进行了近百轮的迭代,不断进行结构与重构,进一步丰富了研究内容。

肖湘教授特别强调了MEER计划的重大科学成就。他指出,MEER计划已成功构建全球最大的深渊微生物数据集,结果显示,马里亚纳海沟高达1100大气压的超高压环境激发了极高的微生物多样性和新颖性,发现了大量新物种、新功能与新机制。这些研究成果不仅将对地球化学循环产生深远影响,还有助于为洋流等地球物理过程提供新证据,推动相关学科的发展。

此次报告引起了老师和同学们的浓厚兴趣,参会的师生们纷纷与肖湘教授展开了积极的学术交流,分享各自的观点和见解,形成了激烈的学术碰撞。