古海洋生产力的研究方法

海洋的初级生产力控制了温室气体CO2在海洋和大气中的分配,进而影响着全球气候变迁,只有通过运用不同的生产力标志物才能探讨地质历史上海洋初级生产力的变迁及其对气候的影响。介绍了国内外在古海洋生产力研究领域内使用的主要方法和动态,并分别对生源物质累积率、底栖有孔虫标志物和地球化学标志物等研究方法进行了全面的分析和评述,指出在运用生产力标志物研究古生产力时应充分考虑不同标志物的适用性和局限性。     

胶州湾的初级生产力和新生产力

海洋初级生产力是海洋食物链的基础,是进行海洋生物资源评估和合理开发利用的基本依据。70年代在国际生物圈计刘(IBP)的推动下,本领域的一些学者曾在世界各大洋的代表性海区进行过大量现场观测研究。最近,随着世界性的资源与环境问題的日趋严重,全球C循环已成为人们关注的研究课题。海洋初级生产力是了解全球C循环必不可少的指标之一,因而再度成为生物海洋学家的研究对象。新生产力是总初级生产力的一部分,亦是海洋N循环的特征参数,对于大洋水域而言,它反映了真光层生物群落的净生产力,代表了真光层向下输出的C通量,是当今有关国际研究计划,如全球海洋通量联合研究( JGOFS)的核心内容之一。初级生产力和新生产力的研究,对于海洋生物资源的持续利用和C、N生物地球化学循环具有十分重要的意义。 胶州湾作为我国温带地区的典型海湾,已成为我国生态研究系统网络(CERN)的野外观测站。代表性的地理位置和强度开发下的生态条件,使其生态学资料在环境监测和资源开发方面极具理论意义和应用价值。胶州湾的初级生产力曾用黑白瓶生氧量法测定过(郭玉洁等,1992),而新生产力的实测研究在国内尚属空白。本文运用14C,15N同位素示踪方法,在胶州湾进行了季节性的初级生产力和新生产力现场实验研究,获得了比较系统的观测资料。     

新生产力——一个新的海洋学研究领域

新生产力的概念最初由Dugdale等(1967)提出,近年来由于全球变化研究的发展,赋予了新的含义。它不仅反映了海区的群落净生产能力,同时也是海洋真光层对于大气中CO_2的净吸收的一种度量。新生产力研究已经成为当今海洋研究的前沿领域,它涉及海洋生态学、生物海洋学、生物地球化学和物理海洋学的研究,具有重要的理论意义和实际意义。新生产力的基本研究方法是~(15)N示踪法,此外,还可应用沉积物捕集器法、f比推算法、物理模型法、真光层净产氧量法、~(234)Th滞留时间法、物质通量模型法以及遥感等方法进行观测或推算。新生产力的研究已被纳入一些国际重大联合研究计划,如JGOFS,GLOBEC等,在短短的几年时间里已取得了迅速的发展,90年代将在更大范围和深度上展开研究,并将对全球新生产力水平有一个较精确和全面的了解。     

北黄海-渤海表层沉积物中浮游植物生物标志物的分布特征及指示意义

作为一种新的地球化学指标方法,多参数生物标志物法已被广泛应用于重建浮游植物生产力及群落结构。本文对北黄海-渤海表层沉积物中浮游植物生物标志物的分布进行了研究。通过对北黄海-渤海60个站位的调查研究发现,硅藻、甲藻和颗石藻这3种浮游植物的生物标志物含量高值区主要分布在泥质区,同TOC的分布模式类似。为了消除粒度和沉积速率对含量的影响,将这3种生物标志物含量分别与TOC做比值,结果发现相对含量高值区与高生产力区相对应。以这3种生物标志物的相对比例来分别指示浮游植物在北黄海-渤海的相对贡献变化,结果表明近岸区硅藻相对贡献高,这主要与硅藻在高浓度硅的情况下具有竞争优势有关;而由于对营养盐的竞争关系,甲藻相对贡献高值区处于远岸区。在北黄海中部发现高的颗石藻相对贡献,与黄海暖流入侵路径相对应。     

南海表层沉积物生物标志物的分布特征及古生产力重建意义

作为一种新的地球化学指标方法，多参数生物标志物法已被广泛应用于重建浮游植物生产力。这个方法假设沉积物中生物标志物含量基本可以反映光合层浮游植物的生产力。但对于这个假设还缺乏现场的证据验证，尤其是西太平洋边缘海地区现场证据。本文对南海表层沉积物中的浮游植物生物标志物含量分布进行了研究。通过对南海77个站位的调查，发现硅藻、甲藻和颗石藻3种主要浮游植物生物标志物的总含量变化范围为551147ng·g^-1，陆源生物标志物C27＋C29＋C21正构烷烃总含量变化范围为57—732ng·g^-1。浮游植物生物标志物高值主要分布在近岸区、越南外部及巽他陆架北部的2个上升流区等高生产力区。研究表明，生物标志物的含量分布与现代海洋调查和其他古生产力指标对比显示生物标志物法基本可以用来重建生产力。相对于总有机碳含量（Total organic carbon，TOC）和蛋白石，生物标志物指标可以更准确地重建南海生产力。同时我们也发现，由于氧化降解和陆源冲淡效应的影响，在南海北部陆坡区和吕宋西北上升流区表层沉积物中生物标志物的含量与表层生产力的变化出现偏差，因此，在南海利用沉积物中生物标志物含量重建生产力存在区域性限制。     

辽东湾表层沉积物中生物标志物记录的浮游藻类生物量和群落组成特征

对渤海辽东湾海域表层沉积物中浮游植物生物标志物的分布进行了研究。通过对辽东湾51个站位的调查研究发现,硅藻、甲藻和颗石藻这3种浮游植物的生物标志物含量分布规律不明显,为了消除粒度和沉积速率的影响,将这3种生物标志物总量与总有机碳(TOC)含量做比值,得到的相对含量从湾内到湾口随着离岸距离增加而增加,生物标志物指示的初级生产力与现场调查的结果一致,表明生物标志物法基本可以用来重建初级生产力。辽东湾海域初级生产力在湾口高于湾内,表明其主要控制因素是水体浊度而不是陆源营养盐的输入。辽东湾西侧菊花岛附近初级生产力的高值主要与人类养殖、陆源排污等导致的水体富营养化相关。生物标志物的相对比例结果显示,辽东湾两侧近岸区硅藻和甲藻相对贡献高,尤其是硅藻占据绝对优势,这主要与硅藻在高营养盐的情况下具有竞争优势有关,而在辽东湾中部发现高的颗石藻相对贡献与黄海暖流入侵路径相对应。     

冬季东海及南海北部海域初级生产力和新生产力的初步研究

采用14C与15 N核素示踪方法,于2008年12月—2009年1月对东海和南海北部海域的初级生产力和新生产力的分布进行了研究,并对其环境制约机制进行了初步探讨。结果表明:调查海域叶绿素a质量浓度在空间分布上呈近岸高、外海低,表层高、真光层底部低的分布趋势。东海海域的积分初级生产力(IPP)和积分新生产力(INP)均低于南海北部海域,f比值为东海海域>南海北部海域,东海海域新生产力(NP)对初级生产力(PP)的贡献大于南海北部海域。浮游植物对氨盐的吸收速率(ρNH4)显著大于对硝酸盐的吸收速率(ρNO3)(P<0.05)。水柱平均新生产力与环境参数的相关性分析结果表明,营养盐是影响冬季调查海域新生产力的主要因素,温度和盐度为次要因素。     

南海南部表层沉积物中生物硅的分布及其环境意义

对南海南部25个表层沉积样进行了生物硅的测定分析,试图揭示南海南部表层沉积生物硅的分布及其对现代海洋环境的指示意义,以便为古海洋学研究提供进一步的科学依据。研究发现,表层沉积物中生物硅含量与其所处水深呈显著正相关关系,相关系数达到0.782。陆架浅水区表层沉积物中生物硅含量非常低,不能反映表层水体中硅质生物生产力情况,这可能与沉积类型和陆源物质输入影响有关。深水区表层沉积物中生物硅的含量分布表明,其不仅能反映表层水体中硅质生物的古生产力水平,而且还能指示上升流的强弱,从而进一步证实了利用沉积物中生物硅含量来追踪上升流发育和变化的有效性与可信度。研究结果还显示,在研究区域中北部表层沉积生物硅中放射虫和海绵骨针较硅藻占有更大的比重,这可能是由于硅藻易被溶解并易被其他生物体摄食的缘故。在有上升流发育的海域,放射虫、硅藻和海绵骨针基本上表现出较高的丰度,这与高的生物硅含量相一致。     

2002年和2003年夏季波弗特海海冰叶绿素a和小型生物的研究

海冰在极地海洋中是个较为独特的生境,海冰卤道系统中的光照强度、温度、盐度和生存空间随着季节更替发生显著变化[1].春天,在北极新冰和多年冰的底部冰藻旺发,随后浮游植物生产力上升[2,3].     

基于O2/Ar比值估算海洋混合层群落净生产力的研究进展

群落净生产力(NCP)是海洋混合层中光合作用和群落呼吸作用的差值,代表了从表层海水向深层海洋输送的最大有机质量,是衡量生物活动对上层海洋碳循环影响的有效指标。海洋混合层的溶解氧浓度主要受物理过程和生物过程控制,而惰性气体氩(Ar)的分布主要受物理过程以及温度和盐度对溶解度的影响,由于O2和Ar具有相似的物理特性,因此氧氩比值(O2/Ar)消除了物理过程对海水中溶解氧的影响,其偏离平衡值的量(ΔO 2/Ar)可表征生物过饱和氧,并可据此估算群落净生产力。随着质谱技术的发展,连续走航测定O2/Ar比值技术得到广泛应用并可以获得高时空分辨率NCP分布,因此成为估算海洋混合层NCP的重要方法。本文介绍了基于O2/Ar比值法估算群落净生产力的原理,综述了用O2/Ar比值法估算海洋混合层中群落净生产力的研究进展,探讨了估算模型中存在的不足及解决办法,并对其未来发展方向做了展望。