2010年夏季白令海浮游细菌的多样性和群落组成分析

海洋浮游细菌在海洋生态系统的运行中起着关键性的生物地球化学作用。利用2010年夏季第4次北极考察获得的白令海不同深度水样,运用变性梯度凝胶电泳技术以及克隆建库等方法,来了解白令海中浮游细菌的多样性和群落组成等信息。结果表明:在白令海海盆区B07站位的50 m处,其浮游细菌的香农多样性指数是最高的,为2.61;香农多样性指数最低的是B07站位的3 m处,为1.99。白令海海盆区的细菌多样性变化比陆架区要大,有可能与海洋环境的复杂变化有关。通过克隆测序,鉴定出的浮游细菌类群分为4大类：α-变形杆菌、β-变形杆菌、γ-变形杆菌和拟杆菌。其中γ-变形杆菌所占的比例最大,为53%,是白令海中的优势种群;拟杆菌其次,为37%。这些浮游细菌在白令海中的分布情况为：γ-变形杆菌和拟杆菌存在于3个位点的所有水层中,α-变形杆菌只存在于B07站位的50m和100 m水层中,β-变形杆菌除B13站位的0 m处外,存在于其他站位的所有水层中。白令海B断面3个站位的温度随着深度的增加而降低,盐度随着深度的增加而升高。大体上白令海海盆区（B07站位）的硝酸盐、磷酸盐和硅酸盐浓度比陆架区（B15和B13站位）高,陆架区的铵盐浓度较海盆区高。     

2011年夏季北极王湾细菌群落结构分析及浮游细菌丰度检测

采用PCR-DGGE方法,对2011年夏季北极王湾表层海水及沉积物细菌的群落分析结果表明,沉积物中的细菌多样性指数高于海水。深水站位(S1和S3)的沉积物细菌群落不但与浮游细菌群落存在差异,并且与浅水站位(S5)也存在差异。位于湾口、湾内的浮游细菌群落组成也存在一定差异。测序结果显示,王湾海洋细菌的多样性组成包括α-变形细菌、γ-变形细菌、δ-变形细菌、放线菌、拟杆菌及厚壁菌等类群。基于定量PCR方法的检测结果表明,位于湾口、湾内的浮游细菌丰度相似,但湾内玫瑰杆菌支系的丰度明显低于湾口。研究结果表明,与湾口相比,王湾湾内的细菌群落受陆源性淡水输入的影响明显,不但表现在细菌群落的多样性组成上,也表现在某些特定细菌类群的数量分布上。     

南极普里兹湾表层海水中铜、镉、锌的分布

利用中国第24次南极考察获得的水样,研究了普里兹湾表层海水中痕量元素铜、镉、锌的含量及其分布。原子吸收分光光度法(AAS)测得普里兹湾铜、镉、锌的浓度范围分别为0·36-2.86、0.020-0.594、2.9-20.0μg·dm-3,平均值分别为1.15、0.143、11.2μg·dm-3。发现普里兹湾表层海水中铜、镉、锌的含量与南印度洋、南极海洋气溶胶及LarsemannHills湖泊群水体中的含量近似。研究表明,表层海水中铜、镉的含量及分布受悬浮颗粒物、初级生产力及盐度等的影响,锌可能受到了一定程度的人类活动的影响。     

南极长城站空气微生物的分子生态学分析

微生物是气溶胶的重要组成部分。本研究通过收集南极长城站附近气溶胶,构建气溶胶中空气微生物16S rRNA基因文库,发现南极空气微生物具有很高的多样性,93个克隆子包含了53个OTU(Operational Taxonomic Unit),Shannon指数为3.58,Simpson指数为0.04。南极长城站空气微生物的主要细菌类群为Actinobacteria、Cyanobacteria/Chloroplasts、Bacteroidetes、Firmicutes、Planctomycetes、Proteobacteria及Verrucomicrobia等7个门,Proteobacteria门的细菌是优势类群,占长城站空气微生物细菌克隆文库的65.7%。克隆文库中海源微生物序列及陆源微生物序列各占30.1%,说明长城站附近具有较强的海陆大气交换。我们发现有15个克隆子序列与人类活动相关,占总克隆子数的16.1%,说明人类活动已经影响到了长城站的空气微生物群落结构。     

南极普利兹湾夏季不同层次海冰及冰下海水古菌丰度和多样性

为了解南极普里兹湾夏季不同层次海冰及冰下海水中古菌丰度及群落组成,利用荧光原位杂交(filter in situ hybridization, FISH)技术对海冰及海水样品中古菌进行定量研究,通过构建16S rRNA基因文库对不同层次海冰及冰下海水中古菌进行多样性分析,并结合环境因子进行相关性分析。荧光原位杂交结果表明,古菌的平均丰度随着海冰层次的下降呈下降趋势,初步推断可能受海冰中铵离子影响所致;16S rRNA基因文库分析结果表明,仅在海冰底部样品中检测到古菌,且全部16S rRNA基因序列为泉古菌（Crenarchaeota）,与来源于北极海水、海冰中古菌16S rRNA基因序列相似性最高,属于泉古菌海洋类群I（Marine Group I Crenarchaeota）;冰下海水古菌多样性较高,主要归属于泉古菌Marine Group I和广古菌（Euryarchaeote）Marine Group II 、III。     

南极普里兹湾及邻近南大洋水体N_2O分布特征

利用中国第25、26次南极科学考察航次获得南极普里兹湾及邻近南大洋附近水样,采用顶空气相色谱法分析其中N_2O含量,结果表明普里兹湾陆架水体N_2O浓度较低,介于13.2―17.4 nmol·L~(-1),且呈现不饱和状态,饱和度异常值为-7%;而普里兹湾附近南大洋水体中N_2O浓度较高,介于15.5―23.3 nmol·L-1,除表面一层极薄的不饱和层外,中层至底层水体相对工业革命前大气浓度为高度过饱和状态。该区域N_2O的分布格局与复杂的水团特性和水文过程有密切关系。N_2O含量不饱和的普里兹湾陆架水(SW)和绕极深层流(CDW)混合下沉形成南极底层水(AABW),可能为温室气体N_2O提供向深层海洋输运的通路。这个过程为大气N_2O提供了一个汇的机制,使南极近岸水体成为大气N_2O的汇区。     

南极欺骗岛土壤细菌群落结构和多样性分析

采用基于16S r DNA克隆文库的非培养方法和传统培养方法相结合的手段,对南极欺骗岛土壤细菌群落结构及多样性进行了初步分析。对来自16S r DNA克隆文库的118个阳性克隆进行测序和序列比对,结果显示细菌来自放线菌门(Actinobacteria)、变形杆菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)3大门的39个操作分离单元(OTU),其中优势菌群为放线菌门和变形杆菌门,分别占65.25%和28.81%。放线菌门的主要优势属为鱼孢菌属(Sporichthya)、类诺卡式氏菌属(Nocardioides)、束缚菌属(Conexibacter)、Gaiella和节杆菌属(Arthrobacter)。变形杆菌门的主要优势属为鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、硫杆菌属(Thiobacillus)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)和热单胞菌属(Thermomonas)。采用6种培养基对细菌进行培养和分离,共得到57株菌,来自放线菌门、变形杆菌门、拟杆菌门和厚壁菌门4大门的13个OTU,其中优势菌群为放线菌门和变形杆菌门,分别占57.89%和31.58%。优势属是放线菌门的节杆菌属(Arthrobacter)、雷夫松氏菌属(Leifsonia)和变形杆菌门的假单胞菌属(Pseudomonas)。本论文为研究欺骗岛土壤细菌多样性以及有益菌种资源的开发和利用奠定了基础。     

南极普里兹湾真光层下水体中有机碳和无机碳的分解比例的估算

本文利用中国第25次南极科学考察数据,运用数学模型对南极普里兹湾有机碳与无机碳的分解比及上层水体POC的再矿化效率进行了估算。结果表明:普里兹湾及其邻近海域POC的浓度范围为24.38~446.40μg?dm-3,平均值为118.16μg?dm-3。在普里兹湾P2断面陆架区,上层水体中的有机碳和无机碳向下层水体输出埋藏过程中,两者分解速率比为1.27（摩尔比）,根据相关结果我们推测上层水体中的颗粒有机碳向底层输出埋藏的过程中有81%发生了转化重新参与海洋碳循环。     

一株产海藻糖合成酶南极海洋低温细菌的鉴定

从南极普里兹湾海域海水中分离到一株产海藻糖合成酶的海洋低温细菌BSw10041,革兰氏阴性,杆状,有极生鞭毛,能运动,菌落半透明。进行了常规生理生化和BIOLOG GN2细菌鉴定系统测试,结果表明菌株BSw10041与恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)的表型特征非常相似。为了进一步确定菌株BSw10041的分类学地位,测定了其16S rDNA序列,分析了相关细菌相应序列的同源性,构建了系统发育树,结果表明BSw10041与P．putida的亲缘关系最近。综合上述结果,菌株BSw10041可鉴定为Pseudomonas putida,定名为Pseudomonas putida BSw10041。     

南极罗斯海沉积物中可培养菌株的分离及胞外水解酶活性检测

研究了南极罗斯海地区沉积物中可培养微生物多样性,并检测了菌株胞外酶活性,为开发利用南极资源奠定基础。采用Zobell2216E培养基、土豆培养基(PDA)及稀释平板划线法分离并获得纯培养的细菌和真菌,分别通过16SrDNA、18S/ITS序列鉴定分析了可培养微生物的多样性和系统发育。从南极罗斯海沉积物样品中获得78株细菌和54株真菌,细菌、真菌的优势菌株分别为嗜冷杆菌属(Psychrobacter)、枝孢属(Cladosporium);78株细菌菌株中有2株与模式菌株的16SrDNA基因序列相似性小于97%,可能是潜在的细菌新物种。细菌API20NE生理生化和真菌产胞外酶活性结果表明,获得的细菌和真菌大多数可检测到胞外水解酶活性。本研究丰富了南极可培养微生物资源,为南极罗斯海地区可培养微生物的多样性研究以及南极微生物资源的应用研究奠定了基础。     

开垦年限对黑土农田土壤微生物功能多样性的影响

开垦年限对黑土农田土壤微环境产生影响,土壤微生物的功能多样性发生变化。于2019年7月在黑龙江省黑河市黑土区采集不同土层（0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm）开垦98 a、50 a和10 a的黑土农田土壤,采用Biolog-Eco微平板法研究开垦年限对黑土农田土壤微生物的活性、功能多样性和微生物对不同碳源的利用情况的影响。结果表明,开垦98 a的农田土壤微生物活性最强。农田土壤微生物群落组成及功能多样性开垦98 a >开垦10 a >开垦50 a。开垦年限和土层深度影响黑土农田土壤微生物对碳源的利用能力。在0~10 cm层中,土壤微生物对碳源的利用程度最高。主成分分析结果表明,黑土农田土壤中的微生物主要利用的是糖类和氨基酸类。     

佛坪自然保护区植物群落物种多样性与海拔梯度的关系

用多元统计分析方法研究了佛坪自然保护区植物群落多种性及群落各生长型多样性特征沿海拔梯度的变化。结果表明：1）植物群落的Shannon指数与Simpson指数及物种丰富度与海拔梯度均呈显著负相关关系;2）乔木层的物种多样性沿海拔梯度的变化则体现了“中国高度膨胀”的规律,即中等海拔高度上多样性高而低海拔和高海拔多样性较低;3）灌木层丰富度指数在1600-1700m之间有个很不明显的峰值,而其它4个指标沿海拔呈单调的下降趋势;4）草本层植物多样性呈先降后升的趋势,在中等海拔高度较低。     

楚科奇海浮冰区夏季短期颗粒有机物通量及其主要组分

中国首次北极科学考察期间 ,于 8月 2 0- 2 3日在楚科奇海浮冰区联合冰站实施了为期 4天的短期颗粒有机物通量研究。结果显示真光层的颗粒有机碳通量为 1 .582mgCm- 2 day- 1 ,2 2 0m深层为 1 .339mgCm- 2 day- 1 ,而相应的沉降颗粒物总通量分别高达 8.788和 1 0 .30 3mgm- 2 day- 1 。显示北极浮冰区的夏季融冰季节后期 ,颗粒有机碳通量的水平较低。与颗粒有机碳通量水平相似 ,生源硅和活性磷的通量水平也较低。对硅藻通量组份的分析表明 ,真光层沉降硅藻的优势种为Nitzschiacf.seriata、Naviculaglacialis和Melosirasp .,而 2 2 0m层则Lepto cylindrussp .占绝对优势 ,其丰度数量百分比均超过 70 %。硅藻碳通量的绝对值较低 ,为0 .1 0 7- 0 .1 1 3mgCm- 2 day- 1 。然而 ,真光层大型桡足类的碳估算值高达 1 0 8.67mgCm- 2day- 1 ,占浮游动物总碳量的 95 .3 % ,大型浮游动物的表观碳通量高于浮游植物碳通量 2- 3个数量级 ,显示楚科奇海夏季融冰期高浮游动物碳量、低浮游植物碳量的特点。但浮游动物表观碳量高的主要原因与浮游动物的昼夜垂直运动有关 ,却并非是实际向深层海洋传输的碳量     

荒漠草地植物多样性对肥料添加的响应

选择古尔班通古特沙漠南缘典型丘间低地荒漠草地,采用完全随机区组设计,通过设置8个肥料添加处理（CK、N、P、K、NP、NK、PK、NPK）,研究了荒漠草地植物多样性对不同肥料添加处理的响应,得出以下结论:（1）研究区植被丰富度指数在P、NP、PK肥添加的作用下显著增加,而其余处理对其影响不显著, NK处理使研究区植被丰富度指数下降;多度指数在不同肥料添加下表现出与丰富度指数相同的特征;（2）不同施肥处理对荒漠草地的生物多样性有不同程度的影响:P肥、NP肥的添加使Simpson指数、Shannon-Weiner指数和Pielou指数与对照（CK）相比显著增加（p＜0.05）,表明P肥添加、NP肥添加是增加新疆荒漠草地生物多样性的有效措施;（3）植被丰富度指数在年际间的变化表现为:2009年开始施肥,2010年丰富度指数下降,2012年丰富度指数上升,即随着施肥时间的推移,同一块样地丰富度指数呈先下降后增加的趋势,均匀度指数随时间呈上升趋势。     

新疆阜康市景观多样性模拟对空间尺度的响应

许多多样性模型仅注重模拟多样性单一方面的信息,忽略了空间尺度因素的作用。比较分析不同模型对空间尺度变化的响应是开展多尺度生态多样性模拟和评估的基础。本文以新疆维吾尔自治区阜康市为案例区,运用7个生态多样性模型对景观元多样性进行了模拟。分析模拟结果发现:①随着空间分辨率的粗化,景观元均匀性方面的多样性变化幅度大于丰富性;②Shannon多样性和Turner多样性在较小的空间尺度上具有一定的规律性;③Whit-taker模型和Margalef模型单纯考虑景观元类型数相对于个体数的变化,景观元类型数对后者贡献更大,前者模拟结果的规律性明显优于后者;④Mladenoff模型和Scaling生态多样性模型综合考虑了景观元多样性的两个方面,但景观元类型数对前者的影响更大,其模拟结果缺乏规律性;Scaling生态多样性模型同时考虑了空间尺度因素的作用,模拟结果具有很好的规律性,更适于多尺度生态多样性的模拟与评估。     

Species Diversity Characteristics of a Natural Pinus taiwanensis Community with Different Diameter Classes and Forest Densities

Pinus taiwanensis is a species endemic to China. This study selected four typical plots of Pinus taiwanensis in the natural secondary forest around Macheng City, in order to reveal the characteristics of and the relationships between different diameter classes (determined based on the diameter at breast height or DBH), forest densities and species diversity, as well as the similarities of species diversity of different plots within the community. The result showed that Pinus taiwanensis was the dominant species in the community. The ratio of Pinus taiwanensis trees of diameter class IV reached a peak of 19.46% of the total followed by diameter class VII at 18.92%. The study recorded 156 species of vascular plants from 130 genera of 71 families; Pinus taiwanensis was the dominant species in the community. When the forest density was 1200 trees ha ^-1 with the largest average diameter of DBH=36.779±4.444 cm, the diversity (Shannon index H'=1.6716) and the evenness (Pielou index E=0.6727) of the tree layer was the highest. When the forest density reached 1525 trees ha ^-1 with the lowest average diameter of DBH=18.957±5.141 cm, the richness (D_ma=5.4308), the diversity (H'=2.9612) and the evenness (E=0.8985) of all shrub layers climbed to the maximum. When the forest density was 1325 trees ha ^-1, the richness (D_ma=5.8132), the diversity (H'=3.0697) and the evenness (E=0.9025) of all herb layers peaked. In terms of vertical structure, the average diversity indexes were herb layer>shrub layer>tree layer. High canopy density weakened light intensity in the community, causing a reduction in the species diversities of herbs and shrubs. The average similarity coefficient between the sample plots was 0.3356, which was at the medium dissimilarity level. External disturbances and improper management were major contributors to the low species diversity of the community. The implementation of scientific management measures is urgently needed to optimize the forest structures of Pinus taiwanensis, create a benign community environment, and promote species diversities and establish a stable forest community structure.     

北极斯瓦尔巴群岛冰川流域可培养细菌的系统发育多样性及固氮菌初步研究

从北极斯瓦尔巴群岛冰川流域的上、中、下游采集了5种代表性土壤和冰川融水样品(MT、AT、TN、BT、MS),采用常规LB和严格无氮培养基低温培养方法,对其中的可培养细菌和潜在固氮细菌进行了总菌计数以及菌株的富集、分离与纯化。经菌落菌体形态观察、16S r RNA基因初步测序排重、固氮基因nif H的PCR检测,分别选取48株可培养分离细菌和31株潜在固氮菌进行了基于16S r RNA基因全序列测定的系统发育分析。目的是初步了解该特殊生境中可培养细菌(包括潜在固氮菌)的多样性及其分布状况,为进一步研究它们在此生境中的生态功能奠定基础。实验结果表明,可培养细菌在5个采集样品中的总菌数为BTTNATMT=MS,严格无氮培养基分离菌总菌数为BTATMTTNMS。48株可培养代表菌分属于Proteobacteria、Actinobacteria、Bacteroidetes、Firmicutes 4个门的7纲、14属之中,它们在5个样品中的多样性程度为BT(6纲、6属)MT(4纲、6属)AT、MS(均为3纲、3属)TN(2纲、3属),优势菌群主要分布在γ-proteobacteria纲的Pseudomonas属(20.8%,集中在AT、BT、MS样品中)和β-proteobacteria纲的Janthinobacterium属(35.4%,集中在MS样品中),表现出一定程度的系统发育多样性。潜在固氮菌实验结果表明,能在严格无氮培养基上生长且可检测到nif H的31株代表菌具有极为单一的系统发育多样性。其中90.32%菌株集中在γ-proteobacteria纲的Pseudomonas属,仅在MT和MS样品中有3株菌分布在α-proteobacteria纲的Rhizobium属、β-proteobacteria纲的Janthinobacterium属和Actinobacteria纲的Arthrobacter属,它们与分离自其他极端环境的相关标准菌株具有高度16S r RNA基因同源性。另外,本实验还发现有8株菌的16S r RNA基因序列与相关标准菌株的相似度低于98.50%,推测它们具有成为该特殊生境下新种的潜质。     

Primary productivity and chlorophyll a in Prydz Bay and its mouth in Antarctica during the austral summer of 1999/2000

The investigation of phytoplankton standing stock, euphotic layer and photosynthesis rate were carried out in 19 27 of January, 2000 at three longitudinal sections (70°30′E, 73°00′E and 75°30′E). The results showed that the high value of chlorophyll a concentration was in inshore bay, polynya and the continental slope of the investigated sea area. At various investigated stations, average chlorophyll a concentration at sub surface layer (25 m) was higher than that at surface layer; its concentration at the deeper layers of over 50 m decreased with increasing depth. At anchor station, the maximum chlorophyll a concentration appeared at surface layer in Antarctic summer's afternoon while the minimum value appeared in the morning; chlorophyll a concentration at water layer of 0 25 m was obviously higher than that at deep water layer, being related to the releasing of ice algae. High productivity was in inshore bay and polynya of continental shelf. Chlorophyll a concentration at surface layer is closely correlated to the dissolved oxygen concentration in seawater. The sea area with chlorophyll a concentration of over 1.0 μg/dm 3 may be the convergence of CO 2 and that of below 1.0 μg/dm 3 may be the source of CO 2.