厦门附近海域叶绿素含量的分布及其周年变化

一、前言海水中的叶绿素,尤其是叶绿素a,是担负着海洋中95%以上有机物质的生产者——浮游植物细胞体内的主要色素,也是它们能够利用太阳光能把无机物转化为有机物的关键色素。由于海水中叶绿素a在各类浮游植物中广泛存在,且在相同条件下,其含量与浮游植物现存生物量及光合作用能力密切相关;又由于三色分光测定叶绿素a、b、c方法的建立,叶绿素—光强度测定初级生产力技术及走航、遥感等先进技术的应用,使得叶绿素,尤其是叶绿素a含量的测定在国际上得到广泛的应用和发展,并普遍成为表示海洋浮游植物现存生物量和估算海洋初级生产力的重要方法之一。七十年代初期,国内就有人开展这项工作。厦门港的浮游藻类,金德祥等作过多次调查和研究,而有关海水中叶绿素的含量及其在该海域的分布和变化规律还未见过报导。本文首次报导了厦门附近海域表层海水中叶绿素a、b、c和总量的测定及叶绿素a/c、a/b比值的统计结果,并以叶绿素a含量平面分布的逐月变化,反映出浮游植物现存生物量的季节变化和区域性分布的盛衰过程。还就几种优势硅藻、大陆迳流及理化环境等影     

超声波辅助提取RP-HPLC法测定浒苔中的叶绿素a、b

建立了一种反相高效液相色谱法(RP-HPLC)测定浒苔(Enteromorpha prolifera)中叶绿素a和b含量。采用的色谱条件:Diamonsil-C18(4.6mm×150mm)柱,流动相为甲醇(含0.2%的乙酸)和丙酮,梯度洗脱,流速为0.8mL/min,进样量10μL,检测波长430nm。在此条件下,叶绿素a和叶绿素b与浒苔中的其他化合物分离良好,叶绿素a、b质量浓度为0.50～500mg/L具有良好的线性关系(R2=0.9999),能对浒苔提取液中的叶绿素a、b进行准确定量。     

南大洋浮游植物现存量对颗粒有机碳的贡献

根据中国第15、16次南极考察观测的颗粒有机碳、叶绿素a浓度的数据,探讨浮游植物现存量对南大洋颗粒有机碳的贡献。结果表明,普里兹湾内浮游植物碳对颗粒有机碳的贡献高于湾北部的大洋区,真光层上部浮游植物碳对颗粒有机碳的贡献高于深层水。同时分析两个航次测区叶绿素a浓度和航程途中叶绿素a浓度的分布,以期了解浮游植物在南大洋颗粒有机碳来源中的作用。     

调光生态膜光学性能研究

为提高光合作用效率,促进农作物早熟、增产,根据叶绿素进行光合作用所需的吸收谱,采用新型有机共轭分子化合物按一定比例分散到聚烯烃化合物中,可产生与叶绿素吸收谱匹配的荧光谱,从而实现对太阳光谱中不同波段光的红移。对调光膜进行光学性能研究。结果表明：直射光透光率略低于普通膜,而散射光的透光率大于普通膜;红橙光波段调光度较高,蓝紫光波段的调光度较低;光学稳定性早期衰减较大,但逐渐趋于平稳。     

太湖水体光学衰减系数的特征及参数化

利用2001-2002年周年太湖全湖不同湖区湖泊光学及表层水样的实测资料,分析了太湖水体表层光学衰减系数与透明度、无机和有机颗粒物质及叶绿素a的相关关系,建立了表层水光学衰减系数与无机、有机颗粒物质及叶绿素a多元线性回归方程。结果表明,光学衰减系数与透明度的关系为：Kdg0.096 1.852/ST;表层水光学衰减系数与无机、有机颗粒物质及叶绿素a多元线性回归方程为：Kd=0.219 0.0768Ciss 0.214Cdet 0.006Cchl;光学衰减系数变化的主要影响因子是无机及有机颗粒物。     

高效液相色谱法测量青海湖浮游植物色素浓度

2003年8月，我们利用高效液相色谱法(HPLC)对浮游植物色素进行分类定量分析。结果表明青海湖的叶绿素类以叶绿素a和b为主，叶绿素a浓度最高；光合作用类胡萝卜素种类极少，浓度很低；光保护色素种类较多，浓度较高，其中以Zea，Diadino，β．β-Car和Viola为主。     

基于2002-2018年MODIS数据的黄海叶绿素a时空变化研究

浮游植物作为食物链的基础,对海洋生态系统具有重要影响。黄海作为我国重要的渔场,渔业资源面临枯竭的危险,因此对该区浮游植物进行研究具有重要意义。叶绿素a浓度是反映浮游植物生物量的重要指标。利用谷歌地球引擎平台对2002-2018年的MODIS Aqua叶绿素a浓度数据进行处理,并研究其时空分布与变化特征,然后结合区域气候、水文与地理特征以及海洋表面温度、风速、盐度、光合有效辐射和混合层厚度数据分析了其分布与变化的原因。研究发现:受陆源营养物质输入、近岸上升流以及黄海中央冷水团影响,叶绿素a浓度分布呈现由近岸向黄海中部递减特征;在季风、气候、水文的控制下,受风速、海洋表面温度、光合有效辐射、中央冷水团的影响,叶绿素a浓度的最大值出现在4月份,而最小值出现在6、7月份;受苏北沿岸海域海水污染和水体富营养化影响,沿岸海域盐度明显增加,海州湾叶绿素a浓度增速较大;影响黄海叶绿素a浓度变化的环境因子较复杂,除了部分月份存在显著的相关影响因子外,在全年和各季中不存在主导影响因子。     

夏季东海渔场鲐鱼产量与海洋环境因子的关系

根据2002～2004年7～9月我国东海灯光围网渔业生产统计数据,结合卫星遥感获取的海表面温度(Sea surface temperature, SST)、叶绿素a浓度及海面高度数据(Sea surface height,SSH),分析鲐鱼渔场分布与其SST、叶绿素a浓度和SSH之间的关系.统计各月鲐鱼产量在SST、叶绿素a浓度上的频次分布,以确定各月中心渔场的最适SST和叶绿素a浓度范围,并对不同月份鲐鱼产量与SST和叶绿素a浓度关系进行分析和比较.利用Marine Explore4.0软件将每日鲐鱼产量和SSH图像进行空间展布,分析中心渔场形成与SSH分布的内在规律.研究结果显示,鲐鱼产量和当年SST成正比,东海SST的高低基本上决定了当年鲐鱼产量的高低,但并未发现叶绿素a浓度越高渔获产量也越高的规律,说明叶绿素a浓度并非鲐鱼渔场形成的最主要因素.夏季东海SST、叶绿素a浓度分布状况及其分布的季节变化决定了夏季东海鲐鱼作业渔场在东海南部和北部适宜SST、叶绿素a浓度不同的范围,但各年渔场SST以及叶绿素a浓度分布的总体趋势一致,鲐鱼产量集中分布在叶绿素a浓度较低、SST较高的东海南部渔场和叶绿素a浓度较高、SST较低的东海北部长江口渔场:7、8月鲐鱼中心渔场分布在东海南部海域,最适SST分别为27～29 ℃和28～30 ℃,最适叶绿素a浓度均为0.10～0.30 mg/m3;9月东海南部渔场最适SST为27～28 ℃,最适叶绿素a浓度为0.10～0.30 mg/m3,东海北部渔场最适SST为26～27 ℃,最适叶绿素a浓度为1.00～3.00 mg/m3.鲐鱼渔场和SSH之间有很好的匹配关系,中心鱼场通常位于SSH极大值和极小值交汇的海域、并靠近极大值海域一侧,即出现在冷水团和暖水团交汇区靠近暖水团一侧.研究表明,渔场最适SST和叶绿素a浓度以及SSH作为确定潜在中心渔场的指标各具优势,将三者结合、综合分析,预报潜在渔场的位置更为可靠.     

辽东湾夏季叶绿素a分布特征与浮游植物溶解有机碳释放率估算

基于2013年夏季现场调查和14 C同位素示踪培养实验结果,对辽东湾水文环境参数、叶绿素a浓度与分布、浮游植物在光合作用过程中的溶解有机碳释放率进行了测试和分析。结果表明,辽东湾夏季叶绿素a表层平均值约为(6.10±0.41)mg/m3,且在局部出现显著的高值区和低值区,其中高值区可能存在藻华现象。叶绿素a低值区出现在双台子河的河口,主要原因是河水中过量泥沙悬浮物降低该区水体透明度,从而导致浮游植物生长受到光限制。6个典型站点的溶解有机碳释放率范围为(1.69±0.06)~(7.59±0.94)mg/(m3·h),平均值为(3.42±0.94)mg/(m3·h),占总有机碳生产率的3.57%~7.30%,平均为4.94%±0.59%。回归分析结果表明,叶绿素a含量对初级生产力的大小具有直接影响,而浮游植物溶解有机碳的释放率也与叶绿素a和光合作用率具有显著的线性相关性,表明在辽东湾水域富营养化所导致的局部高生物量促进了水体藻类光合固碳效率,溶解有机碳的生产率也同步增高。     

浒苔化学成分研究

利用硅胶柱色谱、Sephadex LH-20柱色谱和HPLC等手段,从浒苔Entermorpha prolifera的甲醇提取物中分离得到了5个单体化合物。它们的结构通过波谱分析结合文献对照被鉴定为:胆甾醇(1),132S-羟基脱镁叶绿素a(2),132R-羟基脱镁叶绿素a(3),132S-羟基脱镁叶绿素b(4),phaeophytin a hydroperoxide(5)。化合物2~5均为首次从该种海藻中分离得到。     

Modeling ocean primary production: Sensitivity to spectral resolution of attenuation and absorption of light

Modeling the vertical penetration of photosynthetically active radiation (PAR) through the ocean, and its utilization by phytoplankton, is fundamental to simulating marine primary production. The variation of attenuation and absorption of light with wavelength suggests that photosynthesis should be modeled at high spectral resolution, but this is computationally expensive. To model primary production in global 3d models, a balance between computer time and accuracy is necessary. We investigate the effects of varying the spectral resolution of the underwater light field and the photosynthetic efficiency of phytoplankton (α^*), on primary production using a 1d coupled ecosystem ocean turbulence model. The model is applied at three sites in the Atlantic Ocean (CIS (60°N), PAP (50°N) and ESTOC (30°N)) to include the effect of different meteorological forcing and parameter sets. We also investigate three different methods for modeling α^* – as a fixed constant, varying with both wavelength and chlorophyll concentration [Bricaud, A., Morel, A., Babin, M., Allali, K., Claustre, H., 1998. Variations of light absorption by suspended particles with chlorophyll a concentration in oceanic (case 1) waters. Analysis and implications for bio-optical models. J. Geophys. Res. 103, 31033–31044], and using a non-spectral parameterization [Anderson, T.R., 1993. A spectrally averaged model of light penetration and photosynthesis. Limnol. Oceanogr. 38, 1403–1419]. After selecting the appropriate ecosystem parameters for each of the three sites we vary the spectral resolution of light and α^* from 1 to 61 wavebands and study the results in conjunction with the three different α^*estimation methods. The results show modeled estimates of ocean primary productivity are highly sensitive to the degree of spectral resolution and α^*. For accurate simulations of primary production and chlorophyll distribution we recommend a spectral resolution of at least six wavebands if α^* is a function of wavelength and chlorophyll, and three wavebands if α^* is a fixed value.     

浊度对活体叶绿素荧光检测的影响及修正方法

本文研究了泥沙悬浮液浊度对叶绿素荧光计测定水样中活体叶绿素荧光的影响。结果表明,浊度产生的荧光效应和遮蔽效应对活体叶绿素荧光测定具有显著影响。在100 NTU浊度范围内,浊度会导致荧光效应使活体叶绿素荧光值测量结果随着浊度的增大而增大,并构成良好的线性关系;实际测定水体中硅藻的活体叶绿素荧光值时,泥沙悬浮液的浊度会导致遮蔽效应使活体叶绿素荧光值测量结果随着浊度的增大而减小,水体中硅藻质量浓度越高遮蔽效应越显著,在1 000 mV(约10 μg/L)硅藻质量浓度,100 NTU浊度条件下,浊度遮蔽效应可导致活体叶绿素荧光值偏低20%。根据近海泥沙实验数据,本文提出了一种活体叶绿素荧光检测的浊度影响修正方法,在100 NTU浊度内,修正后叶绿素荧光值偏差率都下降到±10%以内,校准后的荧光值与真实叶绿素荧光值较为接近。     

光照强度对孔石莼生长和藻体化学组成的影响

研究了光照强度2 500～20 000 lx对孔石莼(Ulva pertusa)生长和藻体生化组成的影响。研究结果表明,光照强度对孔石莼的生长率具有明显的影响(P0.05),孔石莼在光照强度为12 500 lx时有最大的生物量积累。光照强度低于12 500 lx时,孔石莼的生长率有随着光照强度的降低而减小的趋势;光照强度高于12 500 lx时,孔石莼的生长率随着光照强度的升高而降低(P0.05)。不同光照强度对孔石莼的叶绿素、可溶性糖和游离脯氨酸的含量具有明显的影响(P0.05)。随着光照强度的增加,孔石莼的叶绿素a和叶绿素b的含量逐渐变小;低光照条件也促进了孔石莼蛋白质的积累;当光照强度超过17 500 lx时,游离脯氨酸的含量明显增加。光照强度对孔石莼化学组成也具有明显的影响(P0.05)。随着光照强度的升高,藻体的N元素含量有所升高,但光强达到17 500 lx后,随着光强的增加,N元素含量反而降低;C元素的含量在光照强度达到17 500 lx后,含量也明显升高;H元素的含量在光照强度2 500~20 000 lx范围内,具有随着光照强度增加而增加的趋势。     

Photoadaptation of carboxylating enzymes and photosynthesis during a spring bloom

Properties of the light saturation curve of photosynthesis and ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase (RuBPC) activity are shown to change qualitatively in a natural population of marine phytoplankton during a spring bloom. Evidence is presented to show that these changes constitute photoadapative responses to increasing irradiance. As irradiance increased during the bloom, both the level of light-saturated photosynthesis (P_m) and the initial slope of the light saturation curve (α = photosynthetic efficiency) increased whether those parameters were normalized to chlorophyll a concentration (P_m^b, α^b) or to cell numbers (P_m^c, α^c). The magnitudes of these changes were such that I_k (= P_m/α, the photoadaptation parameter) did not change, but I_m, the light intensity at which photosynthesis becomes saturated, increased. RuBPC activity, both chlorophyll a (RuBPC^b) and cell number normalized (RuBPC^c), also increased during the bloom. We suggest that these adaptations were achieved by simultaneously increasing the number of photosynthetic units, proportionately decreasing the photosynthetic unit size, and increasing both the concentrations of the enzymes of the dark reactions and possibly also of photosynthetic electron transport components.We also observed diminished levels of photoinhibition in the high light adapted cells late in the bloom and have suggested that this was a consequence of the same suite of physiological changes.In situ carbon fixation per cell increased during the bloom whereas no change occurred in this parameter when normalized to chlorophyll a concentration. Although these photoadaptive responses thus permitted carbon to be fixed in situ more rapidly per cell, at a constant efficiency with respect to investment of energy in the photosynthetic apparatus, they did not result in a change in growth rate. Based on consideratios of the role of time scale in physiological adaptation, however, it is suggested that the observed alterations in photosynthesis with increasing irradiance might permit a cell to more rapidly fill an energy quota for division, possibly an advantage in a mixing environment in which energy is patchily distributed, both spatially and temporalyy.Phosphoenolpyruvate carboxylase activity when normalized to chlorophyll a (PEPC^b) did not change during the bloom while chlorophyll a normalized dark carbon fixation decreased sharply and was quantitatively small compared to PEPC^b. On this basis and considering that RuBPC^b increased during the bloom, it is suggested that, although PEPC may be involved in dark carbon fixation, its most important quantitative role is probably an indirect one in light dependent photosynthesis.We have also considered the relevance of laboratory results on photoadaptation to interpretations of field studies and have suggested that batch culture studies must be treated with caution but that turbidistat and semi-continuous methods provide reasonable simulations of natural conditions.     

伶仃洋夏季叶绿素a时间变化特征及分析

文章使用2019年7月5日—20日在珠江河口伶仃洋定点连续观测的海表面叶绿素a质量浓度、海表面气温、气压、风速、风向、海表温度、盐度、流速、流向、遥感降雨量数据和中等分辨率成像光谱仪可见光波段影像, 利用小波分析和集成经验模态分解方法分析了观测期间内伶仃洋海表面叶绿素a的时间变化特征及其影响因子。分析结果表明, 观测期间海水表层叶绿素a质量浓度的变化范围为0.44~1.75µg·L^-1, 平均值为0.80µg·L^-1, 其变化周期主要为6h、12h和24h。其与相对应周期的潮流存在明显的相位关系, 并且在降雨后两者的相位关系发生了转换。7月5日—12日, 叶绿素a与潮流基本呈反相位关系, 涨急时叶绿素a质量浓度低, 落急时叶绿素a质量浓度较高, 浓度相差约为0.3µg·L^-1。珠江流域在7月8日—13日发生了一次强降雨过程, 降雨前后海水表层叶绿素a质量浓度在6h、12h和24h周期波段的振幅由0.02~0.09µg·L^-1增加到0.15µg·L^-1左右。同时, 降雨对珠江河口的叶绿素a质量浓度造成了一个持续80h的增加过程, 浓度增加了0.3µg·L^-1。发生降雨后, 7月13日—20日期间潮流滞后于叶绿素a约6h, 水位最高时叶绿素a质量浓度最低, 水位最低时叶绿素a质量浓度最高。由以上结果可以看出, 降雨不仅引起了河口区叶绿素a质量浓度的增加, 还造成了叶绿素a和潮流间相位关系的转换。     

光强和营养盐对伪矮海链藻昼夜节律变化的影响 Ⅰ.细胞分裂、叶绿素α及活体荧光特性

于1989年1月—1989年8月采用连续培养和半连续培养方法进行了伪矮海链藻细胞分裂、叶绿素α含量和活体荧光特性与光、营养盐关系的研究。结果表明,细胞分裂、活体荧光、叶绿素α均呈现光照期的增长速率明显高于黑暗期的增长速率的日变化规律,荧光增强比则在光照期开始后或黑暗期结束时出现最高值;光强和营养盐不仅影响各指标日变化的幅度,而且还可改变荧光增强比峰值出现时间。因此,在研究细胞分裂、叶绿素α和荧光特性的昼夜节律时,必须考虑光和营养盐这两个重要因素。     

The study of fluorescence characteristics and biochemical composition of a marine diatom Thalassiosira pseudonana 3H in light and dark cycles-Ⅱ. The effects of light

The effects of light on the fluorescence characteristics and biochemical composition of a marine diatom Tha-lassiosira pseudonana in light and dark cycles were investigated with semi-continuous culture. The results indicate that, with the increase of growing light intensity, DCMU enhanced fluorescence yield (Fd/Chl), enhanced fluorescence ratio (Fd/F) , cellular carbohydrate content. carbohydrate/chlorophyll a and carbohydrate/protein ratio increased , but the fluorescence yield and cellular chlorophyll a content decreased; The protein content declined with the increase of light intensity in the range of 10- 100 μmol/ (m2·s) and increased at higher than 100 μmol/ (m2·s). Sampling time during the day had great effect on the relationships between growing light intensity and cellular chlorophyll a , carbohydrate content , carbohydrate/chlorophyll a and carbohydrate/protein ratio.     

黄海冷水团夏季叶绿素垂向分布结构的影响机制

通过求解海冷水团叶绿素一维模式控制方程，首次对风搅拌混合、潮混合和光衰减强度的影响机制进行了解析研究。结果表明，湍流湿合过程和光的衰减强度对叶绿素夏季垂向分布结构具有重要影响。增强海面风搅拌合作用的结果，导致叶绿素表层分布趋于均匀；增强潮温合，导致叶绿素最大值增加，最大值的位置向海面抬升；减少光的衰减强度，导致叶绿素最大值增加，最大值的位置下沉。     

光强和营养盐对伪矮海链藻昼夜节律变化的影响

于1989年1月 - 1989年8月采用连续培养和半连续培养方法进行了伪矮海链藻细胞分裂、叶绿素a含量和活体荧光特性与光、营养盐关系的研究。结果表明,细胞分裂、活体荧光、叶绿素a均呈现光照期的增长速率明显高于黑暗期的增长速率的日变化规律,荧光增强比则在光照期开始后或黑暗期结束时出现最高值;光强和营养盐不仅影响各指标日变化的幅度,而且还可改变荧光增强比峰值出现时间。因此,在研究细胞分裂、叶绿素a和荧光特性的昼夜节律时,必须考虑光和营养盐这两个重要因素。     

基于浮游植物吸收光谱提取粒径参数

在南海北部、大亚湾及珠江口3个不同水体生物-光学数据的基础上, 研究了浮游植物粒径结构的变化特征, 建立了基于浮游植物吸收光谱提取的浮游植物粒径参数(S<f>)的混合光谱模型。南海海区不同的水体环境下浮游植物的粒级结构有着很大的差异: 在河口和沿岸水体小型浮游植物占优势, 在外海水体微微型浮游植物占优势。浮游植物粒径参数随小型浮游植物增多而减少, 随微微型浮游植物增多而增大。叶绿素a浓度从外海到沿岸逐渐增大, 浮游植物粒径参数随叶绿素a浓度的增大而减小, 它们之间呈幂函数关系。结果表明, 利用混合光谱模型得到的浮游植物粒径参数与南海海区不同水体的生物-光学特征(粒级结构Rpico和Rmicro、粒级指数SI、叶绿素a浓度)有一定的相关性。具体的相关性表示为: S<f>与粒级结构(Rpico和Rmicro)存在一定的关系, 与小型浮游植物和微微型浮游植物之间的线性相关系数分别是0.55和0.65; S<f>与浮游植物粒级指数(SI)有较好的线性关系, 相关系数是0.57; S<f>与叶绿素a浓度呈幂函数关系, 相关系数是0.64。这个混合光谱模型为从光学参数反演浮游植物种群的生态学信息提供了有效的手段, 同时又可用于分析浮游植物优势粒径结构对光学特性的影响。