颗石藻Emiliania huxleyi对升温和温度波动响应的株间效应

在全球气候变化的背景下,极端天气频发,海洋生物也将受到环境异质性的影响,即环境条件基于平均水平的震荡变化。为研究温度波动变化对海洋碳循环中的重要种群颗石藻的影响,采用半连续培养的方式对海洋颗石藻优势种赫氏颗石藻(Emiliania huxleyi)的非钙化株系与钙化株系分别进行模拟培养实验,探究颗石藻在低(20℃)和高(25℃)平均温度下对升温及温度波动变化的响应。结果表明,升温与温度波动对两株E.huxleyi的生长均起到了抑制作用,而升温和温度波动变化对两株E.huxleyi的生长速率以及胞内碳水化合物含量、非钙化株系的颗粒有机碳含量及钙化株系的蛋白质和颗粒物无机碳含量、碳氮比及沉降速率产生了显著的交互效应,温度的波动变化在一定程度上增强了颗石藻应对升温的适应性。通过对两株系的生理响应结果进行对比分析,发现非钙化株系各生理参数对升温和温度波动变化更为敏感,表明颗石藻的钙化作用可能对其应对环境波动下的极端环境条件起缓冲保护作用。升温和温度波动变化显著削弱了颗石藻的沉降速率,可能会对颗石藻相关的海洋碳沉降与输出产生显著的削弱效应。因此,为了更准确地预测海洋颗石藻对气候变化的响应,未来相关研究需要考虑叠加在升温基础上的温度波动变化对颗石藻的生理生态学效应。     

海水pH对颗石藻生长以及二甲基硫产生的影响

海洋酸化是目前海洋环境所面临的严峻问题之一,而钙化藻-颗石藻(Emiliania huxleyi)是大洋中二甲基硫(Dimethylsulfide,DMS)产生的主要藻种。本文初步研究了3种海水pH(8.1、7.9、7.7)对颗石藻生长、细胞直径以及DMS/DMSP(Dimethylsulfoniopropionate,二甲基巯基丙酸内盐)产生的影响。研究结果表明3种pH(8.1、7.9、7.7)条件下颗石藻的细胞密度、比生长率没有显著差异,颗石藻培养第10天的扫描电镜细胞形态以及藻细胞直径测定结果显示,pH=7.9和pH=7.7的颗石藻直径比pH=8.1的颗石藻直径显著降低;颗石藻DMS总量、单细胞DMS/单细胞DMSP产量在3种pH(8.1、7.9、7.7)中两两之间没有显著差异;而pH=7.7的DMSP总量显著低于pH=8.1的DMSP总量。Pearson相关分析结果表明,细胞分裂导致3种pH的单细胞DMSP含量与细胞密度、比生长率均呈负相关,3种pH的总DMS/总DMSP含量与细胞密度均呈正相关。CO2浓度升高引起的海洋酸化不仅导致pH降低,而且海水中的碳酸盐体系也会发生变化,因此本实验结果外推到现实环境时还要考虑碳酸盐体系变化对DMS产生的影响。     

大洋桥石藻Gephyrocapsa oceanica对海水酸化与营养盐胁迫的复合响应

本文选取了大洋桥石藻(Gephyrocapsa oceanica)作为实验对象,通过CO₂加富实验模拟海水酸化环境,分析了氮充足和氮相对不足条件下海洋颗石藻对海水酸化的生理响应。结果发现在两种营养盐状态下,CO₂加富均能一定程度促进大洋桥石藻种群增长与Chl a浓度的增加。对比两种营养盐状态,氮相对不足条件下的大洋桥石藻细胞密度和叶绿素含量均有最显著的提高,表明低营养盐浓度和低的氮磷比可能更有利于大洋桥石藻的生长繁殖。电镜观测结果显示酸化对大洋桥石藻的钙化作用具有显著的负影响,并且在氮相对不足条件下,大洋桥石藻的细胞个体变小及比表面积升高。研究结果表明在未来寡营养的大洋上层水体,大气CO₂浓度升高会对大洋桥石藻的生理功能产生负面影响,但可能刺激大洋桥石藻的生长。     

南海IODP U1501站早中新世海洋沉积物长链烯酮来源与含量变化

海洋沉积物中的长链烯酮由海洋单细胞钙化藻类颗石藻生产,是一种被广泛应用于古气候研究领域中的分子标记物。长链烯酮碳同位素是重建地质历史时期海水、大气CO₂浓度的可靠方法之一。在此方法中,需要利用颗石大小对颗石藻生理参数b值进行修正,因此需要厘清哪类颗石藻对烯酮的贡献是一个重要的科学问题。目前认为新生代海洋沉积物中主要的长链烯酮生产者为Noelaerhabdaceae科的颗石藻,包含Emiliania huxleyi,Gephyrocapsa spp.,Reticulofenestra spp.,Cyclicargolithus spp.,但对它们具体的贡献程度仍然未知。因此,本文以南海国际大洋发现计划IODP U1501站早中新世海洋沉积物为研究材料,对比了沉积物中颗石与烯酮的绝对含量,发现Cyclicargolithus属的颗石丰度与烯酮含量具有显著的相关性(r=0.44,p<0.01),而Reticulofenestra spp.的相关性较弱(r=0.09,p=0.5)。研究认为早中新世长链烯酮的主要生产者为Cyclicargolithus属,Reticu...     

球石藻及其生态功能

球石藻(Coccolithophore)是一类在全球海洋中广泛分布的海洋微型浮游植物,它们在海洋浮游植物功能群落中是一类极其重要的钙化生物类群,也是海洋中生源无机碳的重要来源,并且在海洋的碳循环过程中起到重要的作用。球石藻由于快速增殖而发生水华的过程中能够释放大量的具有挥发性的二甲基硫(DMS)和丙烯酸(acrylic acid),它们是影响气候变化,特别是引起区域性环境效应(温室效应)的关键性物质。本文针对球石藻的生物学特征及其生态重要性作了简要阐述。     

不同铁浓度对一种颗石藻Emiliania huxleyi的生长及光合作用的影响

为探讨铁对颗石藻生长及光合作用的影响, 以分离于秘鲁上升流区域的两株不同基因型的赫胥黎艾氏藻Emiliania huxleyi RCC6660与RCC6666为研究对象, 在调整5种铁浓度(0、50、100、500、1 000 nmol/L)的Aquil培养基中培养, 比较其生长率、色素含量、营养盐消耗、颗粒有机物含量及叶绿素荧光特性参数的差异。实验结果表明: 铁浓度未对两株藻的生长产生显著影响, 但0 nmol/L时RCC6660的比生长率显著高于RCC6666(P < 0.05)。随着铁浓度的减少, 细胞粒径和体积减小, 最大电子传递速率(rETR_max)和表观光能利用效率降低。我们推测RCC6660为了保护细胞在低铁时免受光损伤, 通过叶黄素循环以及高度钙化的外壳实现光保护, 而RCC6666通过更多其他形式的非光化学荧光淬灭的手段。由于钙化是个耗能过程, 低钙化的RCC6666的光能利用效率在低铁浓度下也更高。但RCC6660的rETR_max更大, 拥有较高的光合潜力, 这可能与其拥有的更高含量的色素有关。本研究揭示了不同基因型、不同钙化程度的两株Emiliania huxleyi对不同铁浓度的差异响应, 及铁限制条件下光保护机制和光能利用的不同, 为进一步研究光合和钙化作用的偶联机制提供了参考。     

早渐新世钙质超微化石演变与营养盐及二氧化碳关系

南海北部早渐新世发生明显的营养供给和二氧化碳浓度的变化，相关地质记录为研究颗石藻的生理机制提供了理想的自然实验室。在本研究中，我们建立了一个新的颗石藻群落演化的指标，定义为E*比值。该比值由富营养属种和中等-贫营养属种的相对丰度计算而得（E^*=e/(e+c)×100，e代表富营养属种，c代表中等-贫营养属种）。其中富营养属种包括小Reticulofenestra， Reticulofenestra lockeri组，Reticulofenestra bisecta组和Coccolithus pelagicus组，而中等-贫营养属种包括Cyclicargolithus spp.。E^*指标与早渐新世营养盐指标具有较强的相关性，但在不同二氧化碳浓度的条件下表现不同的公变趋势。将群落组合与已发表的二氧化碳浓度数据对比，我们提出颗石藻可能在二氧化碳持续降低的环境下改变其对碳源和营养盐的利用方式，指示颗石藻的碳浓缩机制可能开始于早渐新世。     

黄东海夏、冬季颗石藻群落及其分布研究

2009年作者对中国黄东海海域夏季(7月20日至9月1日)与冬季(12月23日至2月5日)的两个季度月的颗石藻群落与分布进行调查研究。2009年夏季,中国黄东海海域调查区共发现21种颗石藻,其优势物种分别为赫氏艾密里藻(Emiliania huxleyi)、大洋桥石藻(Gephyrocapsa oceanica)、纤细伞球藻(Umbellosphaera tenuis)和深水花球藻(Florisphaera profunda)。颗石藻细胞丰度为0.23×103~17.62×103个/L,平均值为2.84×103个/L。2009年冬季,中国黄东海海域调查区共发现20种颗石藻,其优势物种分别为赫氏艾密里藻(E.huxleyi)、大洋桥石藻(G.oceanica)、深水花球藻(F.profunda)和纤细伞球藻(U.tenuis)。颗石藻的细胞丰度为0.12×103~35.35×103个/L,平均值为3.84×103个/L。本文系统地研究了颗石藻在我国黄、东海陆架海域的分布(特别是垂直分布),并对其作出了描述与分析,以期为关于中国海颗石藻群落分布等基础性研究提供可靠资料。     

末次冰消期以来苏拉威西海颗石藻化石记录与古海洋变化

通过对苏拉威西海MD98-2178柱状样(3.62°N、118.70°E)颗石藻化石属种相对含量的统计,重建了2万年来海水古生产力、营养跃层的变化。其中Emiliania huxleyi、Gephyrocapsa oceanica、Florisphaera profunda占颗石藻群落的80%～90%。由于G.oceanica与F.profunda存在于两种完全不同的生态环境中,两者的变化趋势完全相反。前者代表高生产力以及高营养物质的海水,后者则代表低生产力与较深的营养跃层。推测冰消期颗石藻对环境变化具有两种响应模式:以约13.5ka的生产力峰值期为界,13.5ka之前颗石藻古生产力变化主要响应于径流对海洋营养物质的输入,而13.5ka之后则主要响应于海水-大气之间水循环的强度。全新世F.produnda含量及其所反映的营养跃层变化具有明显的百年尺度波动,与太阳活动的100～260a周期具有良好的相关性。推测全新世苏拉威西海区营养跃层变化受百年尺度的类似厄尔尼诺-南方涛动(El Nino-Southern Osillation,ENSO)的变化及太阳活动的驱动。     

海洋颗粒有机碳浓度水色遥感研究进展

颗粒有机碳(POC)是海洋碳循环研究的一个重要参数,采用水色遥感技术反演颗粒有机碳浓度为大时空尺度监测海洋碳循环过程提供了重要手段。从基础数据采集入手,简要总结了当前颗粒有机碳样品采样方法及误差影响因素;针对颗粒有机碳水色遥感的国内外研究进展进行了综述,深入分析了POC与生物光学参数之间的关系,对在此基础上建立起来的多种POC水色反演算法进行了归纳和分类比较;简要总结了POC水色反演在多时空尺度监测海洋生态环境中的应用。最后指出了我国海区POC水色遥感研究还存在的问题,对今后的研究工作进行了展望。     

南海西北部沉积物捕获器中颗石藻通量和属种组成变化记录

本文利用沉积物捕获器回收的连续时间序列沉降颗粒物样品,研究了南海西北部海南岸外陆坡外缘海域颗石藻的通量和属种组成变化及其环境意义。研究发现,东亚夏季风引起的海南岸外上升流以及冬季风导致的混合层深度增加都会刺激该区域颗石藻的生长,其中夏季上升流的影响尤为显著。从颗石粒属种组成来看,Florisphaera profunda是南海西北部中深层(1 000m)水体中主要的颗石粒优势种,此外Emiliania huxleyi,Gephyrocapsa oceanica和Gephyrocaps ericsonii等属种含量也颇高。然而在将颗石粒折算成颗石球数量后,Emiliania huxleyi则成为主要优势种。沉积物捕获器中F.profunda的相对百分含量与颗石粒总通量呈显著的负相关,表明F.profunda的相对含量与总的颗石藻生产力有着密切联系。本结果对于利用沉积物中的颗石藻记录,尤其是F.profunda相对含量变化,恢复和重建古海洋环境尤其是古海洋生产力的研究提供了直接的理论证据。     

北极拉普捷夫海夏、秋季颗粒有机碳的分布与来源

随着全球变暖的加剧,北极陆架边缘海碳的源汇过程对全球碳循环的影响及其气候环境效应日益显著。拉普捷夫海作为北冰洋典型的陆架边缘海,在大河、海冰、海洋初级生产力及海岸侵蚀的影响下,该区沉积有机碳的来源、输运和埋藏等过程独具特色。本文基于2018年中俄第二次北极联合科考获得的悬浮颗粒物样品和水文资料,研究了夏末秋初拉普捷夫海颗粒有机碳的分布特征、来源及其影响因素。结果表明,颗粒有机碳（POC）的浓度位于35.27～1 185.58 μg/L之间,平均为172.65 μg/L。受河流输入、海岸侵蚀和海洋初级生产力的影响,表层POC浓度分布呈现近岸高、远岸低趋势;底层POC浓度分布主要受控于沉积再悬浮作用,高浓度POC出现在勒拿河三角洲的东部区域。总悬浮颗粒物浓度与POC浓度总体呈显著正相关,显示出其对POC空间分布的直接影响,且两者在底层中的相关性要高于表层,表明不同层位的POC可能存在来源差异。研究区POC的δ13C值处于?31.03‰～?25.79‰之间,表层δ13C值较底层明显偏负,且部分站位的δ13C值甚至低于周边陆源有机碳的端元,这反映了可能除陆源输入的贡献外,近海浮游植物直接利用大量陆源有机质降解产生的溶解无机碳的过程也对该区域POC的供应和来源解析具有重要的影响。     

南海北部夏、冬季今生颗石藻分布

本研究对2009年南海北部(17°~24°N,108°~122°E)夏季和2010年冬季的颗石藻群落结构进行了描述。颗石藻镜检工作以偏光显微镜为主,并辅助于扫描电镜进行物种的鉴定与计数,共鉴定物种11属13种。总体来说,冬季的颗石藻细胞丰度明显高于夏季,夏季细胞丰度介于0.3×103~71.8×103 cells/L之间,平均丰度6.0×103 cells/L;冬季介于0.3×103~64.4×103 cells/L之间,平均丰度6.7×103 cells/L。夏季多样性指数和均匀度指数分别介于0.30~1.98和0.30~0.99之间,冬季分别介于0.51~2.25和0.33~0.99之间。夏季颗石藻细胞表层丰度分布规律不显著,冬季颗石藻分布高值区位于珠江口的外海站位;垂直分布上,颗石藻细胞丰度高值通常出现于次表层水体。调查期间颗石藻类群出现的优势种为纤细伞球藻(Umbellosphaera tenuis(Kamptner)Paasche)、赫氏艾密里藻(Emiliania huxleyi(Lohmann)Hay et Mohler)以及大洋桥石藻(Gephyrocapsa oceanica Kamptner)。典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis,CCA)结果表明,夏季优势种赫氏艾密里藻和大洋桥石藻与大部分环境因子呈正相关关系,冬季响应特征不同。     

济阳坳陷下第三系颗石藻类化石的分布及与油气的关系

系统研究了山东济阳坳陷下第三系颗石藻类化石的分布特征,发现该类化石平面分布广泛,在全坳陷的４个次级凹陷中均有分布,垂向上,主要分布在沙河街组一段和四段,含化石地层累积厚度近１００ｍ,颗石藻化石属种单一,主要为Ｒｅｔｉｃｕｌｏｆｅｎｅｓｔｒａ ｂｏｈａｉｅｎｓｉｓ,该类化到零星和层状两种形式分布在钙质纹层页岩、泥岩和泥质白云岩中,通过与现代海洋沉积中颗石藻的分布特征相比较虱出济阳坳陷颗石藻化石纹层是     

颗石藻Pleurochrysis carterae形成休眠体的环境诱因分析

利用实验生理生态学方法对Pleurochrysis carterae种群增殖过程中出现丝状体的环境诱因进行了研究,从营养胁迫、钙化抑制胁迫、低温胁迫以及外源α-酮戊二酸的影响等几个方面,探讨了环境因子对P.carterae细胞休眠的诱导作用。结果表明,氮营养盐水平在P.carterae形成丝状体过程中有重要的作用,氮缺乏和氮限制会明显诱导丝状体的早期大量形成,即细胞快速进入休眠期。磷缺乏和磷限制对颗石藻丝状体形成的短期诱导作用不显著。正常钙化的颗石藻在缺钙环境中钙壳逐渐脱落、细胞裸露、没有种群增殖、不形成丝状体。低温胁迫下,颗石藻细胞不分裂,但细胞维持游泳的钙化单细胞状态,不形成丝状体。外源α-酮戊二酸对颗石藻形成丝状体具有浓度相关的效应,小于1.2mmol/L的浓度抑制丝状体的早期发生;1.2mmol/L及以上浓度的α-酮戊二酸能诱导丝状体早期发生。     

微量元素地球化学循环对海洋酸化的响应

通过深入分析海洋中碳、营养盐、微量金属元素的地球化学特性对酸化响应的研究进展,指出海洋酸化不仅会影响海洋中的碳化学,而且能影响海洋中营养盐、微量元素等的地球化学特性和过程;海洋酸化一个重要的、但被低估的结果是能大范围地改变海洋碳系统之外的无机和有机化学环境;不同海域的生物和地球化学系统对酸化产生不同的响应,同一物质循环的不同过程对酸化的响应可能截然不同;酸化给海洋带来的影响是极其复杂多变的,而且这些影响之间还存在错综复杂的相互作用;生态系统对海洋酸化的自然响应是很多生物和非生物因素独立和共同作用的结果,对很多单一物种或单一因素酸化响应的简单概括或总结,远不能描述海洋酸化对整个生态系统的影响规律。海洋酸化微量元素响应研究,应该具体到物质循环的关键环节(如碳泵、生物泵、硝化作用、固氮作用以及元素赋存形态转化等)及关键要素(如POM,DOM及CDOM等)等的响应,并探讨它们之间的相互作用,进而更全面地了解海洋酸化对海洋中物质循环的影响。     

南沙群岛海域第四纪颗石藻类初步研究

通过对南沙海域表层沉积及活塞钻孔中颗石藻化石相对丰度和属种分异度的分析,得出颗石藻的组合面貌,并讨论了影响颗石藻组合的环境因素及晚更新世以来的气候变化。     

夏季南海西部今生颗石藻

首次报道了南海西部上层水体今生颗石藻的物种组成、群落结构和分布。根据2007年9月在南海西部海域（11°—15°N,110°—114°E）32个站位采集的200m以浅208个颗石藻样品在偏光显微镜下的分析结果,研究了该海域颗石藻群落特征,并进行了颗石藻与环境因子的典范对应分析（CCA）。调查区共发现20种今生颗石藻,其...     

冲绳海槽D－086孔颗石藻化石及其古海洋学意义的初步探讨

本文通过对冲绳海槽Ｄ－０８６孔颗石藻化石的研究，自下而上划分出三个颗石藻化石组合：Ｇｅｐｈｙｒｏｃａｐｓａａｐｅｒｔａ－Ｇ．ｏｃｅａｎｉｃａ组合，Ｇｅｐｈｙｒｏ－ｃａｐｓａｅｒｉｃｓｏｎｉｉ－Ｃｏｃｃｏｌｉｔｈｕｓｃｒａｓｓｉｐｏｎｓ组合，Ｅｍｉｌｉａｎｉａｈｕｘｌｅｙｉ－Ｇｅｐｈｙｒｏｃａｐｓａｏ－ｃｅａｎｉｃａ组合；划分出Ｅ．ｈｕｘｌｅｙｉ带和Ｅ．ｈｕｘｌｅｙｉ高峰带的界线；每一个颗石藻化石组合代表一个气候期，它们分别与标准气候期的玉木亚间冰期，晚玉木冰期和冰后期相当。     

南海北部晚第四纪颗石藻生产力变化及其影响因素

通过对南海北部MD05-2904岩心进行有机地球化学分析,以长链不饱和烯酮作为颗石藻生产力的替代性指标,讨论颗石藻生产力的变化及其影响因素。结果显示,260ka以来,颗石藻生产力有着明显的冰期/间冰期变化:冰期高,间冰期低;冰阶高,间冰阶低;在轨道尺度上岁差周期明显,反映出太阳辐射、东亚季风对颗石藻生产力在长期尺度上起调控作用;而由于特殊的地理位置,河流输送的营养盐对本区海洋初级生产力的影响可能也较大;与前人研究结果一致,同时认为,在地质历史上沉积速率变化大的区域,对生物标记物的含量和堆积速率的对比讨论,更有利于反映生产力的变化。