荧光光谱结合主成分分析对硅藻和甲藻的识别测定

将浮游植物三维荧光光谱与主成分分析方法相结合,针对我国东海常见的12种藻建立了硅藻和甲藻的识别测定技术。根据Fisher判别分析结果,选用三维荧光光谱的第一主成分得分谱作为硅藻和甲藻的识别特征谱,建立了浮游植物荧光特征谱库。在此基础上,利用非负最小二乘法进行识别测定,其中单门类样品共有78个,识别正确率为95%,回收率≥81%;2个门类的混合样品共有18个,识别正确率为83%,回收率≥80%。     

基于活体荧光的藻类识别测定技术

以研制使用单色发光二极管为光源的浮游植物荧光自动监测仪为目标,针对12种我国近海常见浮游植物种,选取12个激发波长点(400、430、450、460、470、480、490、510、525、550、570、590nm)的浮游植物活体叶绿素荧光激发光谱作为特征谱,建立多元线性回归模型,采用非负最小二乘法加以解析.实现了各门类浮游植物的识别测定,特别是硅藻和甲藻的识别测定.所测样品中,单门类浮游植物样晶共有79个,识别正确率为96%,回收率≥68%,其中85%的浮游植物样品回收率≥80%;多门类浮游植物的混合样品共有17个,识别正确率为76%,回收率≥74%.     

基于db7小波的活体浮游植物荧光识别分析技术研究

通过小波变换可对信号的不同频率成分进行分解,为弱信号特征提取提供了有效途径。通过db7小波对分属7个门32个属的43种浮游植物的三维荧光光谱进行分析,后经Bayes判别分析选择小波分解后的第三层尺度分量作为最佳荧光识别特征谱,并通过系统聚类法将最佳特征谱在不同的条件下聚类进而得到门、属上的标准谱库。基于此,运用多元线性回归辅以非负最小二乘法建立浮游植物三维荧光光谱识别技术。利用该技术对4128个单种浮游植物样品和636个混合浮游植物样品进行识别分析。单种浮游植物样品在属水平上的识别正确率为75%,门水平上的识别正确率为95%;浮游植物混合样品中的优势种在属水平上的识别正确率为83%,门水平上的识别正确率为91%。结果表明:该技术可以实现对浮游植物的快速准确识别。     

小波分析在活体浮游植物荧光光谱识别技术中的应用

选取db3小波函数,对分属7个门32个属的43种我国近海常见的优势藻种和赤潮藻种的3-D荧光光谱进行分解,提取小波分解后得到的第2,3层尺度分量作为荧光特征谱。再通过系统聚类的方法分别得到门类和属类层次上的标准谱。在此基础上,利用非负最小二乘法解析的多元线性回归方法建立了浮游植物荧光识别测定的技术。结果表明,利用db3小波函数分解并提取荧光光谱特征,从而在门类水平建立起来的标准谱库,对于单种藻样品的识别正确率平均为96.33%,对混合样品的识别正确率平均为84.27%。在属类水平上建立起来的标准谱库,对于单种藻样品的识别正确率平均为92.53%,对混合样品的识别正确率平均为69.60%。     

基于支持向量机回归的3种常见有毒赤潮藻荧光识别技术

本文基于色素萃取液三维荧光光谱(EEM),利用支持向量机技术建立了3种常见有毒赤潮藻的荧光识别分析技术。选取3种有毒浮游藻在不同光照条件下进行培养,获得其色素萃取液的三维荧光光谱(EEM);利用Daubechies7(db7)小波对浮游藻色素萃取液EEM进行分解,并利用Bayesian判别分析选择最佳识别特征光谱;利用支持向量机回归建立有毒赤潮藻的荧光识别分析技术。该技术对单种藻的识别正确率为100%,对于88个测试集混合样品,当赤潮藻相对含量为10%、20%、30%、40%、60%、80%和90%时,海洋卡盾藻的识别正确率分别为66.7%、66.7%、100.0%、100.0%、100.0%、100.0%和100.0%,东海原甲藻的识别正确率分别为50%、100%、100%、100%、100%、100%和100%,球形棕囊藻的识别正确率分别为0.0%、50.0%、25.0%、60.0%、100.0%、100.0%和100.0%。可见,当3种有毒赤潮藻相对含量处于较低水平,也即处于赤潮发展期时,该技术就可对其快速进行准确的识别测定。     

南海北部春季网采浮游植物群落结构初步研究

报道了2005年春季南海北部23个大面站网采浮游植物的调查结果,对浮游植物的群落结构进行了初步研究.共鉴定浮游植物3门73种,硅藻种类最多(50种),其次为甲藻(22种)和金藻(1种);浮游植物细胞丰度平均为3.07×104cells/m3,以硅藻为主(相对丰度平均93.8%),其次为甲藻(相对丰度平均6.16%)和金...     

长江口海域春季浮游植物的年际变化

于2014年5月在长江口海域采集海水样品,分析了浮游植物种类组成、细胞丰度、优势种等群落结构特征。共鉴定浮游植物105种,其中硅藻30属56种,甲藻19属41种,以及隶属于金藻、蓝藻等的8个种。浮游硅藻以近岸半咸水种为主,优势种类是中肋骨条藻(Skeletonema costatum);浮游甲藻以沿岸广布种为主,典型代表是东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)。为了更好地了解长江口海域浮游植物的年际变化趋势,本文收集整理了该海域1986—2014年间的春季数据,分析了浮游硅藻、浮游甲藻主要群落特征的年际变化,以及浮游硅藻优势种类细胞粒径的变化趋势。结果表明:(1)浮游硅藻、浮游甲藻的种类数均呈现不同程度的上升趋势,浮游甲藻的上升幅度更为明显;(2)浮游甲藻种类数在浮游植物种类数中的占有比例呈上升趋势,而浮游硅藻所占比例呈下降趋势;(3)浮游硅藻优势种类的细胞粒径呈现小型化趋势。     

南麂海域浮游植物的分布特征

通过对南麂海域2003～2005年4个季节8个航次浮游植物样品的观察,对不同季节浮游植物的种类组成和数量分布进行了分析。研究结果表明,从调查样品中鉴定出浮游植物为3门34属128种。南麂海域的浮游植物密度从4月下旬到12月中、上旬(除赤潮消亡期外),基本保持在107个/m3以上。春季浮游植物以甲藻为主,夏季和冬季以硅藻为主;秋季大部分时间浮游植物以硅藻为主,有时以甲藻为主。能形成该区域赤潮的生物有14种,其中已引发赤潮的生物占6种(甲藻3种,硅藻3种)。春季赤潮为有色赤潮,有较大的危害性;其它季节的赤潮为无色赤潮,未出现危害现象。     

2006年冬季北黄海网采浮游植物群落结构

根据2006年12月30日—至2007年1月17日北黄海的调查资料,对该海域浮游植物的种类组成、优势种、丰度及其分布和多样性等基本状况进行了分析。本次调查共鉴定浮游植物4门68属131种,主要以温带近岸和广布性种为主,其中硅藻有53属113种,占总种数的86.3%,甲藻有11属16种,占总种数的12.2%。浮游植物丰度平均值为88.89×104个/m3,硅藻丰度平均值为86.58×104个/m3,甲藻丰度平均值为2.28×104个/m3,硅藻丰度分布趋势决定了浮游植物丰度的分布趋势。辽宁南岸是浮游植物密集区,山东半岛北岸其次,而北黄海中部是浮游植物的稀疏区。优势种为:短角弯角藻(Eucampia zodiacus)、具槽帕拉藻(Paralia sulcata)、尖刺拟菱形藻(Pseu-do-nitzschia pungens)、密连角毛藻(Chaetoceros densus)、柔弱角毛藻(Chaetoceros debilis)、刚毛根管藻(Rhizosolenia setigera)。浮游植物群落Shannon-Weiner物种多样性指数平均值为1.80,Peilou均匀度指数平均值为0.42。与1959年1月相比,2007年1月北黄海浮游植物丰度由150.00×104个/m3降为88.89×104个/m3,下降了近41%,硅藻丰度由148.00×104个/m3降为86.58×104个/m3,而甲藻丰度由1.25×104个/m3上升为2.28×104个/m3,占浮游植物丰度的比例由0.8%上升为2.5%。主要优势种及优势属也发生了一定程度的变化,但浮游植物群落结构仍以硅藻为主、甲藻其次,浮游植物丰度总的分布格局变化不明显。     

厦门潘涂对虾养殖垦区浮游植物的生态特征

1995年6月至1996年5月对厦门市潘涂对虾养殖垦区的浮游植物进行了调查，鉴定虾池浮游植物82属300种。其中，硅藻229种（底栖种类为主），甲藻30种，绿藻30种，蓝藻5种，隐藻和裸藻各3种。发现虾池浮游植物数量上以硅藻、绿藻和甲藻为主，并且多属于微型和超微型种类、调查虾池浮游植物的生态特征与邻近海区有较大的差别。文中还对浮游植物生态特征及其与保持虾池水质环境稳定性关系方面作了初步探讨。     

Research on the discrimination methods of algae based on the fluorescence excitation spectra

The excitation spectra of chlorophyll (Chl) fluorescence can be used to differentiate phytoplankton populations at phylum level in vivo and in situ within a few minutes.The investigated phytoplankton divisions (Dinophyta,Bacillariophyta,Chrysophyta,Cyanophyta,Cryptophyta,Chlorophyta) are each characterized by a specific composition of photosynthetic antenna pigments and,consequently,by a specific excitation spectrum of the Chl fluorescence.Norm excitation spectra (emission of 680 nm and excitation of 400–600 nm) of every division were obtained from several species per division by a F4500 fluorescence spectrophotometer.Fisher’s linear discriminant analysis of the norm spectra shows that the divisions could be discriminated.The discrimination method,established by multivariate linear regression and weighted least squares,was used to differentiate the phytoplankton samples cultured in the laboratory and samples collected from the Jiaozhao Bay at division level.The correctly discriminated samples were more than 94% for single algal species ones,more than 84% for simulatively mixed ones,more than 83% for real mixed ones and 100% for samples collected from the Jiaozhou Bay for the dominant species.The method for phytoplankton differentiation described here can be applied to routine checking by fluorescence spectrophotometer,and benefit the monitoring and supervision tasks related to phytoplankton populations in the marine environments.     

2009年莱州湾近岸海域浮游植物群落的结构特征

根据2009年5、8、10月莱州湾近岸海域的调查数据,对浮游植物的群落结构进行了初步研究.共鉴定浮游植物3门30属58种,主要为温带近岸性和广布性种.其中,硅藻门占总种教的87.9％,以角毛藻属(Chaetoceros)和圆筛藻属(Coscinodiscus)的种类最多;甲藻门占总种数的10.3％,以角藻属(Cerat...     

烟台套子湾海域秋季浮游植物群落的初步研究

根据2010年11月的调查数据,对套子湾海域浮游植物的群落结构进行了初步研究。共鉴定浮游植物3门24属43种,主要为温带近岸性和广布性种。其中,硅藻门20属35种,占总种数的81.40%,以圆筛藻属(Coscinodiscus) 和角毛藻属(Chaetoceros)的种类为主;甲藻类3属7种,占总种数的16.28%,由角藻属（Ceratium）、多甲藻属（Peridinium）及夜光藻（Noctiluca scintillans）组成;金藻门只有小等刺硅鞭藻（Dictyocha fibula）一种。浮游植     

海洋生物DNA条形码研究现状与展望

海洋生物种类多样,分布广泛,具有复杂性、多样性和趋同性等特点,为了对物种进行更快速、准确地鉴定,急需在传统形态分类学基础上,建立并结合便捷准确的分子鉴定手段。DNA条形码提供了可信息化的分类标准和有效的分类学手段,已成为近年来分类学与生物多样性研究中重要的技术依托。本文概述了DNA条形码当前的发展现状与趋势,并介绍了DNA条形码技术在主要海洋浮游植物(红藻、褐藻、绿藻、硅藻、甲藻)、无脊椎动物(海绵动物、刺胞动物、甲壳动物和软体动物等)和鱼类中的研究进展,以及不同条形码基因针对于不同生物类群的有效性和适用性,指出了目前条形码技术在各海洋类群中存在的主要问题,并对未来的相关工作做了展望,希望为今后我国的海洋生物DNA条形码研究提供理论基础。     

厦门海域营养盐含量和比率变化及其对浮游植物群落的影响

于2010年8月和10月对厦门海域营养盐和浮游植物等开展了两个航次的调查,目的在于研究该海域营养盐含量和比率变化及其对水采浮游植物群落的影响.各化学和生物要素的采集、保存和分析按照《海洋调查规范》或《海洋监测规范》的相关方法进行.研究结果表明,厦门海域浮游植物生长的营养盐限制性因子与1998年的研究结果比较,依然为PO4-P,而SiO3-Si含量和DIN含量相对充足.各项营养盐含量与盐度都有较明显的负相关性,其中保守性最明显的是DIN,而PO4-P与盐度的相关性相对最低.此外,8月份鉴定到的甲藻门种类和生物量明显高于10月份.本文认为,目前厦门海域营养盐比率变化的主要压力为N/P摩尔比率失衡.随着人为输入氮源的增加,在富氮的九龙江口及其邻近海域,极易发生中肋骨条藻赤潮,该藻的生物量与NO3-N和SiO3-Si含量的相关性十分明显.研究发现,厦门甲藻/硅藻生物量的比值与NO3-N和N/P摩尔比率有一定的正相关性,可能预示着该海域无机氮含量的增加及其引起的N/P摩尔比率增大会促进甲藻门种类的生长.并且浮游植物Shannon生物多样性指数可作为反映厦门海域富营养化较好的生物指标.     

Long-term changes of phytoplankton community in Xiagu waters of Xiamen, China

Long-term changes of phytoplankton community by water sampling method in Xiagu Sea waters of Xiamen, China, were investigated in this study. Species composition of the phytoplankton community in these waters changed greatly since the 1950s. The numbers of Dinophyta species increased significantly, although Bacillariophyta species are generally dominant. The succession of dominant species in phytoplankton community is obvious:large-size dominant species such as Biddulphia sinensis of the 1950s were gradually replaced by small-size ones such as Cyclotella striata and Nitzschia closterium, and species that still maintain dominant such as Skeletonema costatum are also small ones, leading the whole phytoplankton community of smaller size. Cell density of phytoplankton community increased greatly, among which cell density of the most dominant species Skeletonema costatum have been increasing in exponent function. Margalef index of phytoplankton community decreased, indicating decline of biodiversity of the community, and dominant character of Skeletonema costatum increased. Generally, the structure of the entire phytoplankton community is becoming more and more singular and unstable, which makes the occurrence of red tides more frequent. The succession in the phytoplankton community is related to the long-term changes in marine environment, influenced by human activities and global climate changes, especially the increases of nutrient content.     

2009 年春季辽东湾网采浮游植物群落结构

分析了2009 年春季(5 月)渤海辽东湾网采浮游植物物种组成, 丰度分布, 生物多样性指数及群落相似性。春季共鉴定出浮游植物3 门23 属32 种, 主要隶属硅藻门和甲藻门, 生态类型多为温带近岸型和广布型种类, 少部分为暖海性物种或大洋性物种。优势种有夜光藻(Noctiluca scientillans)、翼鼻状藻(Proboscia alata)、旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus)、巨圆筛藻(Coscinodiscus gigas)和尖刺伪菱形藻(Pseudo-nitzschia pungens)等。浮游植物在各站位的细胞丰度分布不均匀, 其平面分布呈现由沿岸海域向海湾中部海域递减的趋势。Shannon-Wiener 指数、Pielou 指数较低, 群落结构简单, 稳定性较差。聚类分析结果表明群落之间的相似性较高。     

象山港海洋牧场示范区浮游植物的群落特征及其与环境因子的关系

根据2014年4月至2015年1月于象山港海洋牧场示范区和对照区四季的浮游植物及同步的环境调查数据,对浮游植物的群落特征进行研究,并应用冗余分析(RDA)研究了该海域环境因子对浮游植物群落结构的影响。共鉴定出浮游植物95种,隶属于7门59属,主要由硅藻(64种)、绿藻(10种)和甲藻(9种)组成。优势种主要有琼氏圆筛藻(Coscinodiscus jonesianus)、太阳漂流藻(Planktoniella sol)和星脐圆筛藻(C.asteromphalus),且存在明显的季节演替现象。双因素分析结果表明:季节间,浮游植物丰度、多样性指数(Shannon-Wiener多样性、Pielou均匀度和Margalef丰富度)和环境因子(水温、盐度、p H、DO、NO_3-N、NO_2-N、NH_4-N、PO_4-P和Si O_3-Si)均存在极显著差异(P0.01),秋、春季全区丰度(121.59和79.39×10~4个/m~3)显著高于冬、夏季(13.05和7.05×10~4个/m~3),多样性指数均表现为冬夏秋春季;区域间,丰度、多样性指数和环境因子均无显著性差异(P0.05),示范区浮游植物丰度和多样性指数的四季均值都高于对照区。相似性聚类分析、多维尺度分析(n MDS)结果表明,浮游植物群落组成季节性差异显著,区域差异不显著。表明示范区的建设对浮游植物的生长有一定的积极作用,但效果不显著。RDA分析结果表明,盐度、温度、营养盐(NO_3-N、PO_4-P和Si O_3-Si)和DO是影响浮游植物群落结构的主要因子,各种浮游植物对环境因子的响应机制有所不同。