滨珊瑚Sr/Ca的种间和种内差异性

滨珊瑚骨骼的锶和钙元素的比值(Sr/Ca)是重建热带海区海水表面温度(sea surface temperature, SST)变化最常用的地球化学代用指标之一。但是,珊瑚作为生物体,其生理活动会对骨骼内的Sr/Ca产生干扰从而影响重建的准确度。文章采用全谱直读等离子体原子发射光谱(Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer, ICP-OES)技术对南海北部涠洲岛两块滨珊瑚的Sr/Ca比值进行测量,并结合卫星观测的SST值分别建立各个珊瑚个体的Sr/Ca-SST温度计方程。结果显示:1)该研究采集的两种滨珊瑚(澄黄滨珊瑚和普哥滨珊瑚)的Sr/Ca值和温度计具有显著的种间差异。因此在古气候重建时,建议古珊瑚和现代珊瑚严格使用同一种滨珊瑚;2)同种滨珊瑚不同个体之间的Sr/Ca也存在差异性,一方面是由于冬、夏季的极端低、高温对珊瑚生理产生胁迫,从而造成Sr/Ca出现异常值;另一方面则是取样误差导致,尤其是夏季高温和冬季低温时期; 3)同一珊瑚个体内的不同生长轴的生长率存在显著差异,然而Sr/Ca却没有显著的差异性,说明不同生长轴的取样对骨骼Sr/Ca没有显著影响。最后,文章用多样品的平均值建立Sr/Ca温度计方程,用于减小个体之间的差异性带来的误差,得到Sr/Ca(mmol·mol–1)=–0.04027×SST(℃)+9.623的方程。用该温度计对涠洲岛海域的SST后报的误差为±0.6℃(1σ),达到了古海温重建的精度需求。     

海南岛南岸三亚湾海水Sr/Ca、Mg/Ca变化及对珊瑚微量元素温度计的响应

本文对海南岛南岸三亚湾2008~2009年海水的周间隔取样,用全谱直读等离子体原子发射光谱(ICP-AES)分析方法对其Sr/Ca、Mg/Ca比值进行了测定。结果显示其比值（Sr/Ca=8.558~9.227mmol/mol,Mg/Ca=4.924~5.403 mol/mol）与全球各大洋和主要珊瑚礁区有明显地高异常偏差,而且在春末夏初和秋末冬初两个过渡期,三亚湾海水Sr/Ca比值波动幅度比Mg/Ca相对较大,且体现了一定的差异性。在此基础上,结合海水的Sr/Ca、Mg/Ca比值在时间和地域空间上的变化对珊瑚温度计标定的影响,及对不同站点建立的珊瑚Sr/Ca温度计进行了重新校正,并与分配系数法对比分析,我们认为利用珊瑚的Sr/Ca、Mg/Ca比值重建古SST记录时必须综合考虑包括海水微量元素比值变化在内的各种影响因素对温度计标定的干扰。     

三亚湾海水中Sr/Ca、Mg/Ca 变化及对珊瑚微量元素温度计的响应

对海南岛南岸三亚湾海水2008~2009年周间隔取样,用全谱直读等离子体原子发射光谱(ICP-AES)分析方法对其Sr、Mg、Ca的含量m(Sr)、m(Mg)、m(Ca)进行了测定。结果显示,m(Sr)/m(Ca)=8.558×10-3~9.227×10-3、m(Mg)/m(Ca)=4.924~5.403,与全球各大洋和主要珊瑚礁区有明显的高异常偏差,而且在春末夏初和秋末冬初两个过渡期,三亚湾海水m(Sr)/m(Ca)波动幅度比m(Mg)/m(Ca)相对较大,且体现了一定的差异性。在此基础上,结合海水的m(Sr)/m(Ca)、m(Mg)/m(Ca)在时间和地域空间上的变化对珊瑚温度计标定的影响,对不同站点建立的珊瑚m(Sr)/m(Ca)温度计进行了重新校正,并与分配系数法对比分析,我们认为利用珊瑚的m(Sr)/m(Ca)、m(Mg)/m(Ca)重建古海水表面温度(SST)记录时必须综合考虑包括海水微量元素比值变化在内的各种影响因素对温度计标定的干扰,为进一步了解气候环境演变具有重要意义。     

淡水径流影响下珊瑚温度计(B/Ca、Mg/Ca、Sr/Ca、U/Ca和δ18O)的稳定性测试

对南海北部珠江口采集的滨珊瑚骨骼地球化学温度计指标B/Ca、Mg/Ca、Sr/Ca、U/Ca和δ¹⁸O进行了分析,目的在于测试这些地化指标在径流冲淡水影响下的稳定性.测试方法是将各个地化指标与水温对比并进行相关性分析.结果表明,Sr/Ca比值与当地水温有最好的相关性(r²=0.59),说明Sr/Ca是最稳定的温度计指标.而δ¹⁸O(r²=0.46)、B/Ca(r²=0.43)和U/Ca(r²=0.41)与水温的相关系数相对较低,说明这些指标除受到水温控制以外还受到其他环境因素的影响.在这些指标中,相关性最低的是Mg/Ca(r²=0.27),说明Mg/Ca受到除水温以外的因素影响最为显著,这就限制了Mg/Ca作为有效的温度计指标应用于古气候重建的研究.     

广西涠洲岛珊瑚礁物种生物多样性研究

涠洲岛石珊瑚在属级组成中以角蜂巢珊瑚属(Favites)、滨珊瑚属(Porites)、蔷薇珊瑚属(Montipora)为优势类群,在科级的组成上,以蜂巢珊瑚科(Faviidae)、滨珊瑚科(Poritidae)、鹿角珊瑚科(Acroporidae)为优势类群。西南部的主剖面W2、东北部的W5的石珊瑚属种最多,说明了两个剖面海域石珊瑚生物多样性程度相对较高,这与涠洲岛历年来的珊瑚礁分布有关;涠洲岛6条主剖面的多样性指数均呈现一致的规律:W5W2W6W1W3W4,W2、W5多样性指数相对较高;珊瑚属种数量、优势属种数量、优势属种相对优势程度(最大的重要值百分比)、优势属重要值百分比之和分别与多样性指数的相关分析结果表明,珊瑚属种数量、优势属种数量对多样性指数有促进作用,珊瑚属种数量对多样性指数的贡献率更大;Simpson多样性指数(D)、Pielou均匀度指数(E)差异不显著,Shannon-Wienner多样性指数(H′)差异显著;整个岛区珊瑚属种分布比较均匀。     

涠洲岛珊瑚礁的发育过程及其与气候的对应关系

涠洲岛位于热带北缘,对珊瑚生长而言其纬度相对偏高,冬季低温是制约其珊瑚生长和珊瑚礁发育的关键因素.重建涠洲岛珊瑚礁发育的过程,对于了解珊瑚对过去气候的响应以及预测珊瑚礁的发育趋势等具有重要科学意义.以涠洲岛珊瑚礁钻孔(GS-3)为材料,利用高精度铀系测年技术测定珊瑚年龄,建立涠洲岛珊瑚礁发育的年代框架;通过粒度、生物组...     

广西涠洲岛柳珊瑚共附生真菌多样性及其抑菌活性*

文章使用4种分离培养基, 从10个广西涠洲岛柳珊瑚样本中分离可培养真菌, 通过菌落形态观察和内转录间隔区序列系统发育分析, 得到涠洲岛柳珊瑚共附生真菌多样性信息, 并采用96孔板法测定了真菌发酵液乙酸乙酯提取物的抑菌活性和抗生物被膜形成活性。试验结果表明, 从涠洲岛柳珊瑚样本中分离得到191株共附生真菌, 鉴定为26个种。这些真菌均属于子囊菌门, 分布于6个属: 曲霉属(Aspergillus)、青霉属(Penicillium)、链格孢属(Alternaria)、枝孢菌属(Cladosporium)、黑孢霉属(Nigrospora)和Parengyodontium属。曲霉属(Aspergillus)为优势种属, 占总菌株种类的69.23%; 次优属为枝孢菌属(Cladosporium)。抑菌活性筛选发现有11种真菌至少对一种指示菌有抑制活性, 占菌种总数的42.31%; 有7种真菌对表皮葡萄球菌生物被膜形成具有抑制活性, 半数有效浓度(EC₅₀)范围为40.3~155μg·mL^-1, 菌株Penicillium cinnamopurpureum GXIMD00518、Aspergillus carneus GXIMD00519具有抗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌生物被膜形成活性, EC₅₀分别为105.4μg·mL^-1和117.4μg·mL^-1。     

南海北部滨珊瑚骨骼微生物侵蚀

微生物对珊瑚骨骼的侵蚀作用相对肉眼可见的大型生物侵蚀更加隐蔽, 研究也相对稀少, 国内更是空白。本文对采自涠洲岛、大亚湾以及西沙琛航岛的滨珊瑚骨骼切片在扫描电镜下开展微生物侵蚀研究。在涠洲岛和大亚湾的滨珊瑚骨骼切片中存在微生物侵蚀形成的“橘色条带”, 可能与当地水体富营养化有关, 而琛航岛的样品中则没有类似的条带。扫描电镜观察发现, 这些“橘色条带”为内生藻Ostreobium quekettii, 是一种热带珊瑚礁区常见的侵蚀微生物。O. quekettii侵蚀的珊瑚骨骼结构被破坏, 其厚度减小, 孔隙率提高了1.54%至6.76%、抗压强度下降了27.1%至51.2%, 使得珊瑚骨骼变得更加“疏松”, 且在整个骨骼次表面形成了一层“骨质疏松层”。该种侵蚀微生物扮演了“先行者”的角色, 使珊瑚更容易被大型生物侵蚀, 而大型生物侵蚀又会进一步促进微生物侵蚀, 该“正反馈效应”正好解释了在富营养化的南海北部发现的珊瑚骨骼内侵蚀加剧的现象。     

广西涠洲岛珊瑚分布状况研究

文章根据2017年涠洲岛最新珊瑚本底调查资料,对比分析近10年来,涠洲岛珊瑚种类数量、分布状态以及优势物种变化状况。结果表明,涠洲岛珊瑚以造礁珊瑚为主体,高达10科23属41种,其次为分布有较多的柳珊瑚,为4科12属14种,此外也分布有少量的软珊瑚、群体海葵;珊瑚主要分布于近海海岸一带,以0. 5～6 m的珊瑚礁坪生长带为主,具有明显的分带特点;对比2008年调查数据,本次调查发现涠洲岛海域珊瑚优势物种发生了变化,由角蜂巢珊瑚属变为滨珊瑚属,蔷薇珊瑚属不再是优势属,反而新增了蜂巢珊瑚属和牡丹珊瑚属,此外珊瑚覆盖度较2008年出现了下降趋势,表明了涠洲岛珊瑚生存状况受到了人为活动等因素的影响。     

近165年来中沙环礁中北暗沙滨珊瑚生长率及其对海温变化的响应

海水温度是控制珊瑚生长的关键环境因素之一, 随着全球气候变暖, 海温持续升高已成为珊瑚生长面临的全球性威胁。文章对采自中沙环礁中北暗沙水深约16m的澄黄滨珊瑚岩心样品开展了生长率分析, 揭示出中沙环礁滨珊瑚近165年来的生长历史及变化规律; 并通过与西沙群岛永兴岛滨珊瑚生长率的对比, 探讨了南海中部滨珊瑚生长的区域差异及其对海温升高的响应关系。过去100多年来中北暗沙和永兴岛海区的平均海温分别为(27.4±0.37)℃和(27.09±0.36)℃, 两个海区的海温均呈线性升高趋势, 升温速率一致, 约为0.43℃·ha^-1。过去100多年间中北暗沙和永兴岛滨珊瑚的平均生长率分别为(0.70±0.16)cm·a^-1和(1.19±0.16)cm·a^-1, 但中北暗沙滨珊瑚生长率呈线性下降趋势, 下降速率约为9.4%·ha^-1; 而永兴岛滨珊瑚生长率呈线性上升趋势, 增长速率约为10.9%·ha^-1。过去100多年间两个礁区的滨珊瑚生长率均存在年代际波动, 大致与海温的年代际波动对应。两个礁区滨珊瑚生长率与海温在趋势上呈现非线性响应关系, 存在滨珊瑚生长的最适宜温度约为27.25℃, 过去100多年来中北暗沙海域海温的增温趋势已经超出了滨珊瑚生长的适宜海温范围, 限制了滨珊瑚的生长趋势, 而永兴岛海域海温仍适宜滨珊瑚的生长。在年代际波动上两个礁区滨珊瑚生长率与海温存在线性正相关关系, 海温的年代际增温有利于滨珊瑚生长。在南海未来持续海水升温的情况下, 中北暗沙珊瑚生长的下降趋势将会进一步加剧, 并将严重威胁中沙珊瑚礁生态系统的维持和发展。     

热带海洋珊瑚Sr/Ca、Mg/Ca温度计的研究及其意义

珊瑚以其独特的生物学及生态学特性成为研究热带海洋环境的重要信息载体。阐明了珊瑚微量元素Sr／Ca、Mg／Ca温度计的建立基础、测定方法、研究成果、环境意义、争论问题及进一步研究的设想。多种海表温度计的对比研究,为现代和古海洋环境的重建、探索气候的变率与特征事件(冷暖、旱涝、ENSO等)的关联以及为预测未来气候变化的趋势提供科学的判据。     

3种传统方法对不同珊瑚表面积测量的适用性及其校准方法——以3D扫描技术为基准*

造礁石珊瑚的表面积是珊瑚生物学和珊瑚礁生态学研究中重要的参数, 因其形态结构复杂, 准确测量十分困难。由于测量方法的不同, 导致不同珊瑚之间的重要指标无法被直接比较, 因此系统比较不同的表面积测量方法十分必要。以块状的普哥滨珊瑚Porites pukoensis和分枝状的鹿角杯形珊瑚Pocillopora damicornis为研究对象, 以3D扫描技术测量的珊瑚表面积作为标准值, 对比石蜡包埋法、锡箔纸包裹法以及简单几何近似法3种传统方法测量珊瑚表面积的准确度; 讨论了不同的表面积测量方法对于不同形态结构珊瑚的适用性; 并通过简单回归分析, 校准传统测量方法的测量准确度。研究结果表明, 无论在普哥滨珊瑚还是鹿角杯形珊瑚中, 简单几何近似法的测量准确度最高(72.71%和94.52%), 石蜡包埋法其次(68.86%和83.08%), 锡箔纸包裹法最低(65.27%和58.07%)。简单回归分析结果表明, 除了锡箔纸包裹法测量普哥滨珊瑚表面积与3D扫描测量结果的相关性较低(r²=0.76)外, 其他传统测量方法与3D扫描测量结果均具有较强相关性(r²>0.95)。因此, 研究认为可通过简单回归分析构建回归方程对传统测量方法进行校准, 以提高传统方法的测量准确度。     

Late Quaternary sea-surface temperature variations in the southeast Atlantic: a planktic foraminifer faunal record of the past 600 000 yr (IMAGES II MD962085)

A high-resolution (4–5cm/kyr) giant piston core record (MD962085) retrieved during an IMAGES II-NAUSICAA cruise from the continental slope of the southeast Atlantic Ocean reveals striking variations in planktonic foraminifer faunal abundances and sea-surface temperatures (SST) during the past 600 000 yr. The location and high-quality sedimentary record of the core provide a good opportunity to assess the variability of the Benguela Current system and associated important features of the ocean-climate system in the southeast Atlantic. The planktonic foraminifer faunal abundances of the core are dominated by three assemblages: (1) Neogloboquadrina pachyderma (right coiling)+Neogloboquadrina dutertrei, (2) Globigerina bulloides, and (3) Globorotalia inflata. The assemblage of N. pachyderma (right coiling)+N. dutertrei shows distinctive abundance changes which are nearly in-phase with glacial–interglacial variations. The high abundances of this assemblage are associated with major glacial conditions, possibly representing low SST/high nutrient level conditions in the southwestern Africa margin. In contrast, the G. bulloides and G. inflata assemblages show greater high-frequency abundance change patterns, which are not parallel to the glacial–interglacial changes. These patterns may indicate rapid oceanic frontal movements from the south, and a rapid change in the intensity of the Benguela upwelling system from the east. A single episode of maximum abundances of a polar water species N. pachyderma (left coiling) occurred in the beginning of stage 9 (340–330 kyr). The event of the maximum occurrence of this species shown in this record may indicate instability in the Benguela coastal upwelling, or the Antarctic polar front zone position. A winter season SST estimate using transfer function techniques for this record shows primarily glacial–interglacial variations. The SST is maximal during the transitions from the major glacial to interglacial stages (Terminations I, II, IV, V), and is associated with the abundance maxima of a warm water species indicator Globigerinoides ruber. Cross-spectral analyses of the SST record and the SPECMAP stack reveal statistically significant concentrations of variance and coherencies in three major orbital frequency bands. The SST precedes changes in the global ice volume in all orbital frequency bands, indicating a dominant southern Hemispheric climate effect over the Benguela Current region in the southeast Atlantic.     

Effects of salinity on mineralogy and chemical composition of Cerastoderma edule and Monodonta articulata shells

Shells of the mollusks Cerastoderma (Cerastoderma) edule (Linnaeus 1758) and Monodonta (Osilinus) articulata Lamark 1822 from salt evaporate basins in western Sicily are studied and the effect of environmental conditions (particularly salinity and water chemistry) on mineralogy and chemical composition is investigated and discussed.

The elements determined both in seawater and shell carbonate are: Ca, Mg, Mn, Fe, Ni, Co, Cu, Zn, Sr and Pb.

Both species studied discriminate against all the minor and trace elements determined; the degree of such discrimination, for some elements, is inversely related to salinity.

The mineralogical composition of the shells (Monodonta has a mixed mineralogy while Cerastoderma is entirely aragonitic) appears to be controlled neither by temperature nor by salinity.

In Monodonta shells direct correlations have been found between the following parameters: calcite-Sr (in younger shells only), calcite-Fe, calcite-Pb (in older shells only), calcite-Zn, salinity-Mg and salinity-Pb, whereas inverse correlations were observed between calcite and Sr (in older shells only) and calcite and Pb (in younger shells only). In Cerastoderma shells a direct correlation was found between salinity and Fe and Mg.

The thickness of the shells appears, in both species, to be an inverse linear function of salinity.     

北部湾暖池水域表层沉积特征及其环境指示*

海洋暖池的发展、变化及其效应与沉积环境有密切关系。文章对北部湾暖池主要水域进行表层沉积物取样, 测试鉴定其粒度、化学元素、微体古生物化石, 并对数据进行分析比较。结果表明: 研究区物源来自陆区上陆壳风化, 在水动力作用下粒度组成分异明显, 平均粒径为1.1Φ~6.9Φ (Φ=-log₂d, d为直径, 单位: mm)。常量元素以SiO₂占优, 其平均质量分数最高达到66.61%, 其次为Al₂O₃; 微量元素的质量分数平均为9.05~297.00μg•g^-1, 稀土元素的平均质量分数为0.34~69.43μg•g^-1, 化学蚀变指数(CIA)平均为47.33, 轻重稀土元素分馏比为7.46~10.07。古生物多样性指数(H°)为0~2.52。在海湾尺度下化学要素分布的空间异质性显著。在研究区西部, 大部分化学元素质量分数高, 沉积物颗粒最细, 稀土元素分馏显著, CIA较高, 物质来源多样, 古生产力较高; 而东部则几乎表现相反, 以砂质沉积物为主, 除了CaO、MnO、Sr较高之外, 大部分元素质量分数低且稀土元素分馏弱, CIA低下, 古生产力偏低, 显示出物源有限和海洋自生碳酸盐沉积的可能性。浮游类有孔虫以表层暖水种占优, 硅藻为热带和亚热带种, 属种内在结构显示出暖水、高盐等特征。该暖池兼具一定的独立性和开放性, 对生物活动、生物多样性乃至碳酸盐沉积等具有维护作用。     

盐度对中国东南沿海两种常见藤壶幼虫发育的影响

网纹藤壶Amphibalanus reticulatus和鳞笠藤壶Tetraclita squamosa squamosa是我国东南沿海两种常见的海洋污损生物种类, 在海洋生态系统中占有重要地位。探讨这两种藤壶的幼虫发育与盐度的关系有助于丰富和发展海洋生物学知识, 并为海洋污损生物防除相关工作的开展提供数据资料。研究探讨了网纹藤壶和鳞笠藤壶无节幼虫在盐度为6‰、12‰、18‰、24‰、30‰(对照组)和36‰的培养条件下的发育状况, 观察记录5天后幼虫的存活率和各期幼虫所占百分比, 采用最小显著差数法进行差异显著性分析。结果表明, 当水体盐度≤18‰时, 会严重阻滞网纹藤壶和鳞笠藤壶幼虫的发育, 甚至导致死亡; 而当盐度≥24‰时, 这2种藤壶幼虫的成活率虽不会随盐度改变发生显著变化, 但盐度为30‰的水体更有利于网纹藤壶幼虫的发育, 而鳞笠藤壶幼虫发育状况受盐度变化的影响不大, 具备更强的耐受能力。     

南海北部冷泉区深水珊瑚的发现及其特征

冷水珊瑚也称为深水珊瑚, 在生物多样性、生态资源和科研价值等方面具有重要意义。文章对采自南海北部冷泉区的冷水珊瑚骨骼碎屑进行测定, 鉴定出冷水珊瑚2个种(Crispatotrochus sp.1和Crispatotrochus sp.2), 以及4个属[Balanophyllia (Balanophyllia)、Balanophyllia (Eupsammia)、Lochmaeotrochus和Enallopsammia]。测定的冷水珊瑚的δ¹³C为-7.36‰~-1.15‰, δ¹⁸O为-1.38‰~3.67‰, 与全球冷水珊瑚碳氧同位素组成相似, 但明显不同于南海暖水珊瑚、冷泉碳酸盐岩及低温热液成因碳酸盐岩的碳氧同位素组成。