东海内陆架泥质区沉积物古菌群落垂向分布特征

为研究东海内陆架闽浙沿岸泥质区不同深度沉积物中古菌群落垂向分布特征, 利用古菌16S rDNA基因文库得到473个有效克隆、50个OTUs(Operational Taxonomic Units).16S rDNA序列系统进化和统计分析发现古菌分别归属于泉古生菌(Crenarchaeota)和广古生菌(Euryarchaeota), 其中以Miscellaneous Crenarchaeotic Group(MCG)为主, 仅含少量的Marine Benthic Group B(MBG-B)、South African Gold Mine Euryarchaeotic Group(SAGMEG)、Anaerobic Methanotrophs 3(ANME-3)、Marine Crenarchaeotic Group I(MG-I)和Marine Benthic Group D(MBG-D).该泥质区沉积物可能存在由ANME-3催化的甲烷厌氧氧化作用, 同源序列分析表明其古菌群落分布与周边环境有较大联系.UniFrac与沉积物环境因子分析表明该泥质区古菌群落垂向分布与沉积物有机质含量和粒度变化密切相关.      

黑潮源区沉积物古菌多样性调查及研究

为了研究西太平洋黑潮源区不同深度沉积物中古菌群落结构的多样性,应用16S rDNA文库技术,对IMAGES XIV航次采集的岩芯MD06-3047进行基因文库的构建和分析,得到260个克隆,经分析处理后得到56个OTUs(Operational Taxonomic Units).基于16S rRNA序列的同源性比较,绘制系统进化树,进行统计学分析.研究结果显示,西太平洋黑潮源区的本哈姆高原(Benham Rise)沉积物中有丰富多样的古菌群落,在1m内的沉积物中分布着9种古菌类群.古菌序列归属于泉古菌(Crenarchaeota)和广古菌(Euryarchaeota),并以泉古菌为主(占总序列的91.5％).其中,泉古菌包含MGI、MBG-B、MCG和UCII-b 4个类群,并且主要由MGI构成(占总序列的40.8％),而广古菌包含MBG-D、SAGMEG、DHVEG、MBG-E和VAL Ⅲ 5个类群,各类群所占总序列比例均较低(占总序列的0.4％～5.4％之间).研究结果对于理解西太平洋黑潮源区沉积物中古菌多样性有重要意义,并为今后研究古菌群落与环境之间的关系提供科学依据.     

苏禄海深海沉积物古菌群落结构多样性研究

为了研究热带西太平洋深海沉积物中古菌群落结构的多样性,应用16S rDNA文库技术,对IMAGES ⅪⅤ航次采集的岩芯MD3 059进行基因文库的构建和分析,选取得到543个克隆,处理获得137个OTUs(Operational Taxonomic Units).基于16s rRNA序列的同源性比较,绘制系统进化树,进行统计学分析.研究结果显示,热带西太平洋苏禄海沉积物中有丰富多样的古菌群落,在不足5 m的沉积物中垂直分布着11种古菌类群.古菌序列归属于泉古菌(Crenarchaeota)和广古菌(Euryarchaeota),其中,前者主要由Miscellaneous Crenarchaeotic Group(MCG)构成(占总古菌克隆序列的50%以上),而后者主要由Marine Benthic Group D(MBG-D)、South Africa Gold Mine Euryarchaeotic Group(SAGMEG)和Marine Benthic Group B(MBG-B)等种属构成(占总古菌克隆序列的30%以上).研究结果对于理解热带西太平洋深海沉积物中微生物多样性和未来开发利用微生物资源具有重要意义.     

氨氧化细菌和氨氧化古菌在百花湖沉积物中的垂直分布

采用定量氨单加氧酶基因(amoA)的荧光定量PCR(qPCR)方法,分析了氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)在百花湖沉积物中的垂直分布。以氨单加氧酶基因(amoA)数量来衡量氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA),结果表明:百花湖沉积物中AOA的amoA基因数量在1.74×105~2.00×106拷贝/克沉积物(湿重)之间,且22~30cm的各层沉积物中,AOA的数量是1~21cm各层沉积物的2倍左右;AOB的amoA基因在百花湖沉积物中的数量随深度的增加变化不大,其拷贝数在6.10×106~3.88×107拷贝/g沉积物(湿重)之间;AOB与AOA的amoA基因的比例在浅层沉积物和深层沉积物中存在一定的差异。这些结果表明AOB和AOA都参与百花湖沉积物中的氨氧化作用,从两类微生物的数量来看,AOB是参与百花湖沉积物中氨氧化作用的主要微生物,而AOA对氨氧化作用的贡献则随着沉积物深度的增加而提高。     

祁连山水合物分布区不同高寒生态类型冬季表层土壤中古菌群落及变化特征

祁连山冻土区是我国青藏高原重要永久冻土区之一,也是我国陆域天然气水合物分布的重要地区。前期调查表明祁连山木里天然气水合物钻井区一带具 有丰富多样的高寒冻土生态类型。为了解该地区高寒草甸和高寒沼泽草甸表层土壤中古菌群落的多样性及分布特征,对2014年初冬在该区采集的表层土壤样品利用16S rRNA分子生物学技术和 地球化学等方法进行了分析和研究。结果显示,高寒草甸区土壤呈中性,而高寒沼泽草甸区土壤呈弱酸性。钻井区土壤中的TOC和顶空气甲烷含量均显著高于背景区,而在背景区内的两种生态 类型土壤中的TOC和顶空气甲烷含量差别较小。钻井区(除1个点)微生物细胞丰度高于背景区2~5倍。冬季表层土壤中的古菌多样性较低,含泉古菌的3个类群和广古菌的3个类群。不同植被类型 古菌群落的优势种群显著不同,在高寒草甸区为泉古菌门的Group Ⅰ.1b,而高寒沼泽草甸区为广古菌门的甲烷八叠球菌目(Methanosarcinales)。根据研究结果推测,土壤水分可能是导致高 寒草甸区和高寒沼泽草甸区细胞丰度和古菌群落差异的一个主要原因,高寒沼泽草甸区内产甲烷菌占优势可能与土壤高TOC含量有关。高寒沼泽草甸土壤中存在较丰富的产甲烷古菌,它们在厌 氧条件下的甲烷氧化作用也是土壤中甲烷来源之一。     

贵州喀斯特地区碳酸盐岩表生古菌群落结构及多样性研究——以南江大峡谷为例

为了研究贵州喀斯特地区碳酸盐岩表生古菌群落结构的多样性,应用16S rDNA文库技术,对采集于贵州南江大峡谷的白云岩和石灰岩样品进行基因文库的构建和限制性片段长度多态性(RFLP)分析。用限制性核酸内切酶MspⅠ对两个文库中分别随机挑选的300个阳性克隆子进行酶切分型,白云岩和石灰岩16S rDNA基因文库各得到14和13个基因型,其覆盖率分别为95.4%和91.3%,香农指数分别为2.14和1.93。系统发育分析表明白云岩和石灰岩表生古菌克隆子全部归属于泉古菌门（Crenarchaeota）,代表性克隆与GenBank数据库已有16S rRNA序列的相似性为96%～100%,且最高相似性序列均来源于土壤及岩石环境的未可培养古菌序列。      

承德地区两温泉中古细菌基因型多样性分析

通过构建16S rDNA克隆文库,对承德地区两个不同温度的温泉中古细菌的基因型多样性进行了分子生态学研究。结果表明:山湾子温泉(A12)74.5℃热水中的古细菌主要分属泉古菌门(Crenarchaeota)和广古菌门(Euryarchaeota)两个门;七家温泉(A14)61.4℃热水中的古细菌则只属于泉古菌门,没有广古菌门微生物的分布。样品A12中的古细菌序列只可分为3种基因型,而A14中的古细菌序列可分为10种基因型。古细菌多样性的差异表明,温度是影响温泉中古细菌多样性水平的重要因素。样品A12中古细菌群落具有厌氧发酵乙酸产甲烷的生理功能,而A14中大多数古细菌均与氨氧化古菌有密切的亲缘关系,其主要生理功能为好氧氨氧化。     

祁连山冻土区天然气水合物DK-2钻孔微生物群落

对青海省祁连山永久冻土区天然气水合物DK-2钻孔的11件样品进行分析,通过微生物群落分析来探寻水合物层样品与非水合物层样品的差别。在11件样品中均发现了细菌16S rDNA,未检测到海洋天然气水合物地区常见的古菌16S rDNA、mcrA(Ⅰ,Ⅱ)、pmoA、mmoX和mxaF。分析得到的细菌16S rDNA分属5个门,包括变形杆菌门、放线菌门、拟杆菌门、厚壁菌门和异常球菌-栖热菌门,随着样品深度的增加,细菌多样性有降低的趋势。对非水合物层样品DK2-19和水合物层样品DK2-25进行细菌系统发育树分析,发现这2个样品群落结构相差较大。水合物层样品与非水合物层样品细菌群落对比后发现,水合物层样品中γ-变形杆菌的比例低于非水合物层样品中γ-变形杆菌的比例,而Arthrobacter属多发现于非水合物层的样品中。     

海洋沉积物中现存微生物化学标志物完整极性膜脂研究进展

完整极性膜脂作为活的微生物细胞的化学标志物,能够反映海洋沉积物中现存微生物群落结构和生物量等信息.与生物学方法相比,完整极性膜脂分析技术具有无需培养、快速和普适性等特点.综述了海洋沉积物中细菌和古菌的细胞膜完整极性膜脂的组成特点及其在生物地球化学和微生物生态学等研究中的应用,重点评述了在生物地球化学循环中有特殊作用的微生物,如厌氧氨氧化细菌、甲烷氧化古菌、氨氧化古菌、具有四醚膜脂结构的海洋泉古菌等,或者是一些特殊生态系统,如冷泉、海底深部生物圈等研究中完整极性膜脂应用的进展.还简要介绍了完整极性膜脂的分析方法,并对其应用前景进行了展望.     

天山乌源1号冰川表面冰尘及底部沉积层真菌群落结构比较及其系统发育分析

对天山乌源1号冰川表面冰尘(Fz)及底部沉积层(Dz)的理化性质及真菌的多样性、群落结构、OTU的系统发育进行了比较分析。ITS克隆文库分析显示,依据99%相似性共得到26个真菌OTU,表面冰尘和底部沉积层分别为21和22个,其中17个为共有OTU。天山1号冰川中真菌以担子菌门(Basidiomycota)、子囊菌门(Ascomycota)占绝对优势,子囊菌门的真菌在Fz、Dz文库中的比例分别约为27%、57%。系统发育分析显示子囊菌门的真菌有14个OUT,8个属,其中Cladosporium仅分布在冰川表面(6.25%),而Aureobasidium仅出现冰川底部沉积层(8.93%)。另外6个属Tetracladium、Pseudeurotium、Fusarium、Penicillium、Simplicillium、Aspergillus在冰川底部和表面均有分布,但丰度明显不同,尤其是Aspergillus、Simplicillium在冰川底部沉积物中占优势(分别为17.86%、12.50%)。担子菌门的克隆主要来自Rhodotorula、Leucosporidium属,前者主要在分布冰川表面(12%),底部沉积层很少,后者在冰川表面及底部均有分布,分别占文库的比例为8.69%、12.50%。冰川表面和底部沉积层生态条件迥异,对其中的微生物系统发育类群具有明显的选择性。     

Geomorphic and climatic change over the past 12,900 yr at Swiftcurrent Lake, Glacier National Park, Montana, USA

Glaciated alpine landscapes are sensitive to changes in climate. Shifts in temperature and precipitation can cause significant changes to glacier size and terminus position, the production and delivery of organic mass, and in the hydrologic energy related to the transport of water and sediment through proglacial environments. A sediment core representing a 12,900-yr record collected from Swiftcurrent Lake, located on the eastern side of Glacier National Park, Montana, was analyzed to assess variability in Holocene and latest Pleistocene environment. The spectral signature of total organic carbon content (%TOC) since ~ 7.6 ka matches that of solar forcing over 70-500 yr timescales. Periodic inputs of dolomite to the lake reflect an increased footprint of Grinnell Glacier, and occur during periods when sediment sinks are reduced, glacial erosion is increased, and hydrologic energy is increased. Grain size, carbon/nitrogen (C/N) ratios, and %TOC broadly define the termination of the Younger Dryas chronozone at Swiftcurrent Lake, as well as major Holocene climate transitions. Variability in core parameters is linked to other records of temperature and aridity in the northern Rocky Mountains over the late Pleistocene and Holocene.     

青海高原中、 东部多年冻土及寒区环境退化

近年来, 随着全球气候变暖和人类社会经济活动的增强, 处于季节冻土向片状连续多年冻土过渡区的青海高原中、 东部多年冻土退化显著. 巴颜喀拉山南坡清水河地区岛状冻土分布南界向北萎缩5 km; 清水河、 黄河沿、 星星海南岸、 黑河沿岸、 花石峡等岛状冻土和不连续多年冻土出现融化夹层和不衔接多年冻土, 有些地区冻土岛和深埋藏多年冻土消失, 多年冻土上限下降、 季节冻结深度变浅; 片状连续多年冻土地温升高、 冻土厚度减薄. 1991-2010年巴颜喀拉山南北坡不连续多年冻土分布下界分别上升90 m和100 m, 1995-2010年布青山南北坡不连续多年冻土分布下界分别上升80 m和50 m. 造成冻土退化的主要原因为气候变暖, 使得地表年均温度由负变正, 冻结期缩短, 融化期延长, 冻/融指数比缩小. 伴随着冻土退化, 高寒环境也显著退化, 地下水位下降, 植被覆盖度降低, 高寒沼泽湿地和河湖萎缩, 土地荒漠化和沙漠化造成了地表覆被条件改变.     

大陆型冰川与海洋型冰川物质平衡对比研究——以天山和阿尔卑斯山典型冰川为例

物质平衡是冰川对气候变化最直接的响应,是冰川变化的重要参数.大陆型冰川与海洋型冰川发育在不同的水热环境下,它们对气候变化的响应程度、过程和机理存在很大差异,因此在全球变暖背景下对这两类不同性质冰川物质平衡变化特征及其机理做一全面的对比研究意义重大.以东、西天山的乌鲁木齐河源1号冰川和图尤克苏冰川以及阿尔卑斯山东、中、西部的欣特雷斯冰川、Caresèr冰川和Sarennes冰川为参照冰川,在对比分析这五条参照冰川近60 a来物质平衡变化幅度差异和阶段性差异基础上,对大陆型冰川与海洋型冰川物质平衡变化特征及其机理进行了对比研究.结果表明:在物质平衡阶段性变化上,阿尔卑斯山参照冰川物质平衡变化具有相似的阶段性,而天山和阿尔卑斯山参照冰川之间以及天山内部两条参照冰川之间物质平衡阶段性变化存在很大的差异,可见,无论不同性质冰川还是同一性质的不同冰川,其物质平衡的阶段性变化都可能存在差异,这与不同冰川所处环境水热变化的时间差异有关,而与冰川性质无关;在物质平衡变化幅度上,海洋型冰川变化幅度明显大于大陆型冰川,原因是不同性质冰川发育的水热环境及其对气候变化敏感性差异;在前人对冰川加速消融机理的研究基础上,本文也讨论了大陆型冰川与海洋型冰川物质平衡变化的机理及其异同.     

中国冰川温度研究40年回顾与建议

Many temperature measurements have been made on 29 glaciers in China since 1959. The regional thermal features of glaciers are now revealed. It is distinguished that there are three categories of temperature distribution in China, i.e., cold, temperate and polythermal. Temperate glaciers are located in the southeastern Tibetan Plateau. The heat conduction in the surface layer and the heat transfer within a glacier can be quantitatively described. Two-dimensional temperature distributions are gained for the Glacier No.1 at the headwaters of the Urumqi River in the Tianshan Mountains and for the Chongce Ice Cap in the West Kunlun Mountains. Geothermal flux is derived from measurements down to or closed to the bottom. The Tibetan Plateau is an area with high geothermal flux. The author suggests to measure more ice temperature by using the boreholes for extracting ice core, however, there is no need to repeatedly measure the temperature within the near-surface layer.     

高亚洲定位监测冰川平衡线高度时空分布特征研究

利用高亚洲定位监测冰川平衡线高度数据,对平衡线高度时空分布特征进行了分析。结果表明：高亚洲冰川平衡线高度在空间尺度上具有纬度地带性、经向地带性和区域性的特征。在时间尺度上,高亚洲定位监测冰川平衡线高度呈现不同程度的升高趋势。在天山山区,乌鲁木齐河源1号冰川和Ts.Tuyuksuyskiy冰川的平衡线高度在1960-2013年间,分别增加约116m、80m,二者相比,Ts.Tuyuksuyskiy冰川对气候变化的敏感性更高;在阿尔泰山区,No.125（Vodopadniy）冰川、Maliy Aktru冰川和Leviy Aktru冰川在1983-2007年间,平衡线高度变化趋势基本一致,总体都呈升高趋势,其中,Maliy Aktru冰川平衡线高度增幅最大,升高了约142m;高亚洲定位监测冰川中,1962-2008年间,七一冰川平衡线高度升高速度最快,增幅最大,升高了约264m,升高速度最为缓慢的是乌鲁木齐河源1号冰川,其增幅最小,升高了约47m。     

天山哈密庙尔沟平顶冰川和奎屯河哈希勒根51号冰川成冰带与雪层pH值和电导率对比研究

对天山哈密庙尔沟平顶冰川和奎屯河哈希勒根51号冰川的雪层剖面及雪坑中pH值和电导率的变化特征进行了初步研究.结果表明:哈密庙尔沟平顶冰川以渗浸-冻结成冰作用为主,一年成冰,成冰带由消融带和渗浸-冻结带组成,渗浸-冻结带的垂直高度在60 m左右或者更大一点;奎屯河哈希勒根51号冰川的成冰作用以暖型为主,成冰带由消融带、渗浸-冻结带和渗浸带组成,渗浸-冻结带的垂直高度不大于70 m.雪坑中pH值和电导率的较高值一般出现在冰片和污化层附近,这与冰的阻碍、引起可溶性离子在冰面上部的高浓度值和可溶性离子的淋溶过程与污化物的迁移过程密切联系直接相关.哈密庙尔沟平顶冰川雪坑中pH值和电导率之间的相关性异于奎屯河哈希勒根51号冰川,由于雪坑的资料有限,有待进一步的深入研究.     

青藏高原多年冻土活动层厚度对气候变化的响应

活动层厚度变化将会对多年冻土区生态系统、地气间能水平衡和碳循环等产生重要影响。利用Stefan公式模拟了1981-2010年青藏高原多年冻土区活动层厚度的分布和空间变化特征。结果表明：多年冻土区活动层厚度平均为2.39 m,活动层厚度在羌塘盆地最小,在多年冻土区边缘、祁连山、西昆仑山、念青唐古拉山活动层厚度较大。在气候变化条件下,青藏高原多年冻土区活动层厚度呈整体增大趋势,在1981-2010年,活动层厚度的变化量为-1.54~2.24 m,变化率为-5.90~10.13 cm·a^-1,平均每年变化1.29 cm。活动层增厚趋势与年平均气温增大的趋势基本一致,这说明气候变化对活动层厚度变化有很大的影响。     

天山乌鲁木齐河源1号冰川雪层中NO_3~-的演化过程

根据2004年11月至2005年10月在天山乌鲁木齐河源1号冰川积累区采集的雪坑样品研究发现,雪层中NO3-平均浓度存在季节性变化特征,湿季（4~10月）的NO3-浓度明显低于干季（11月至次年3月）。特别是在春季,在雪层上部出现的浓度峰,经过夏季淋溶改造,稀释并合并为稳定的浓度峰;雪层中各浓度峰普遍处于向下迁移的过程...     

Restriction function of lithology and its composite structure to deformation and failure of mining coal seam floor

We examined spatial distribution characteristics of extreme hydrological events in Xinjiang, China, using district data from 1901 to 2010. Frequency distribution showed a general symmetry along the Tianshan Mountains, with even distribution in Junggar Basin and Tarim Basin. Frequency was more in the north-west than in the south-east. The maximum incidence was in west Tianshan Mountains and generally decreased south-eastward. There were significant regional variations in type distribution. Rainstorm floods were more common in central Xinjiang. Hailstorms mainly occurred in the central Junggar Basin, the southern slope of the western Tianshan Mountains and north-west of Tarim Basin. Debris flow was mainly distributed in Ili Valley and the central northern Tianshan Mountains. Glacier lake outburst floods were more common in the Karakorum Mountains and southern slopes of the western Tianshan Mountains. Ice floods were mainly distributed in the western Tianshan Mountains. Snow hazards were mainly distributed in the wide northern areas, especially the Altai Mountains and Hamilton Basin. Snowmelt floods were mainly distributed in the Tacheng Basin and Ili Valley. The incidence of extreme hydrological events was greatly affected by weather systems and terrain features.