第五节 海水中可溶性无机硅

海水巾可溶性无机硅(以下简称硅)，是海洋浮游植物所必须的营养盐之一，尤其是对硅藻类浮游植物、放射虫和硅质海绵，硅更是构成机体不可缺少的组分。在海洋浮游植物中硅藻占很大部分，硅藻繁殖时摄取硅使海水中硅的含量下降。浮游植物死亡下沉分解又释放出硅，使海水中硅的含量再生。另外放射虫也能排泄出二氧化硅，硅质死亡迅速释放二氧化硅进入海水中。总之硅的含量对于海洋生物产量具有直接和间接影响，由此可知生物活动使海水中硅的含量随季节呈现周期性变化。     

悬浮颗粒物中生物硅测定方法的改进与应用

硅是河流和海洋中非常重要的营养盐,硅藻、放射虫、硅质海绵、硅鞭毛虫的生长和骨骼形成都离不开硅[1].硅在河流和沿岸海域生态系统中扮演着非常重要的角色,在浮游植物大量繁殖季节,由于硅藻的大量繁殖,使活性硅酸盐含量急剧下降,甚至使硅藻的生长繁殖受到限制.在其他环境条件适宜的情况下,充足的硅又将成为发生硅藻赤潮的物质基础[2].生物硅是用化学方法测定的无定形硅的含量[3],称为生物蛋白石或简称蛋白石,是地球化学、古海洋学研究中非常重要的参数[4].根据世界部分河流生物硅和溶解硅的平均值计算,河流输送入海的硅中有16%的是生物硅,因此河流输送的生物硅的量是全球海洋硅收支中不可忽略的部分[5].     

硅藻硅酸盐转运子(silicate transporter, SIT)研究进展

硅藻是海洋浮游植物主要类群和海洋生态系统的重要初级生产者,其硅质壁的存在使其成为了海洋生物硅的最大贡献者,而且成为海洋碳汇的主要来源。因此,硅质壁形成机制的阐明至关重要。硅酸盐转运是硅藻硅质壁形成中的关键,阐明其转运机制对建立硅藻代谢途径模型和进一步理解硅藻在海洋生态系统及生物地球化学循环中的作用具有重大意义。硅酸盐转运子(silicate transporter,SIT)是硅藻中参与硅吸收或转运的一类膜蛋白,因其重要性及多样性成为讨论及研究的焦点。本文综述了硅藻中SIT的分子特征、分子机制、功能多样性及进化关系,为SIT转运机制的研究提供了理论基础。     

硅藻硅酸转运子（silicon transporters, SITs）研究进展

硅藻是海洋浮游植物主要类群和海洋生态系统的重要初级生产者，其硅质壁的存在使其成为了海洋生物硅的最大贡献者，而且成为海洋碳汇的主要来源。因此，硅质壁形成机制的阐明至关重要。硅酸转运是硅藻硅质壁形成中的关键，阐明其转运机制对建立硅藻代谢途径模型和进一步理解硅藻在海洋生态系统及生物地球化学循环中的作用具有重大意义。硅酸转运子(silicon transporters, SITs)是硅藻中参与硅吸收或转运的一类膜蛋白，因其重要性及多样性成为讨论及研究的焦点。本文综述了硅藻中SITs的分子特征、分子机制、功能多样性及进化关系，为SITs转运机制的研究提供了理论基础。     

南海南部表层沉积物中生物硅的分布及其环境意义

对南海南部25个表层沉积样进行了生物硅的测定分析,试图揭示南海南部表层沉积生物硅的分布及其对现代海洋环境的指示意义,以便为古海洋学研究提供进一步的科学依据。研究发现,表层沉积物中生物硅含量与其所处水深呈显著正相关关系,相关系数达到0.782。陆架浅水区表层沉积物中生物硅含量非常低,不能反映表层水体中硅质生物生产力情况,这可能与沉积类型和陆源物质输入影响有关。深水区表层沉积物中生物硅的含量分布表明,其不仅能反映表层水体中硅质生物的古生产力水平,而且还能指示上升流的强弱,从而进一步证实了利用沉积物中生物硅含量来追踪上升流发育和变化的有效性与可信度。研究结果还显示,在研究区域中北部表层沉积生物硅中放射虫和海绵骨针较硅藻占有更大的比重,这可能是由于硅藻易被溶解并易被其他生物体摄食的缘故。在有上升流发育的海域,放射虫、硅藻和海绵骨针基本上表现出较高的丰度,这与高的生物硅含量相一致。     

南海南部表层沉积物中生物硅的分布及其环境意义

对南海南部25个表层沉积样进行了生物硅的测定分析，试图揭示南海南部表层沉积生物硅的分布及其对现代海洋环境的指示意义，以便为古海洋学研究提供进一步的科学依据。研究发现，表层沉积物中生物硅含量与其所处水深呈显著正相关关系，相关系数达到0．782。陆架浅水区表层沉积物中生物硅含量非常低，不能反映表层水体中硅质生物生产力情况，这可能与沉积类型和陆源物质输入影响有关。深水区表层沉积物中生物硅的含量分布表明，其不仅能反映出表层水体中硅质生物的古生产力水平，而且还能指示上升流的强弱，从而进一步证实了利用沉积物中生物硅含量来追踪上升流发育和变化的有效性与可信度。研究结果还显示，在研究区域中北部表层沉积生物硅中放射虫和海绵骨针较硅藻占有更大的比重，这可能是由于硅藻易被溶解并易被其他生物体摄食的缘故。在有上升流发育的海域，放射虫、硅藻和海绵骨针基本上均表现出较高的丰度，这与高的生物硅含量相一致。     

浮游植物生长上行效应的研究进展

归纳了海洋浮游植物生长营养盐限制的研究方法,综述了国内外关于海水中氮、磷、硅、铁等营养元素限制浮游植物生长的研究结果。在氮、磷营养元素限制时,海水中上述两个元素的浓度不仅限制了浮游植物的生长,而且还改变了浮游植物的种群结构,随着营养盐浓度的降低,浮游植物从小型向微型、微微型转变;而硅的缺乏,使浮游植物由硅藻向非硅藻转变;在大洋海域,铁的限制,甚至还影响到浮游植物对常量营养盐的吸收。铁施肥虽然促进了浮游植物的生长,降低了大气中CO2的浓度,缓解了温室效应,但同时也伴随着有毒藻类的生长以及DM S气体增加等带来的诸多问题。     

沉积物中生物硅分析方法评述

硅是水生态系统中构成生物群落的重要元素。硅藻、放射虫、硅质海绵和硅鞭毛虫生长和骨骼形成都离不开硅。ＤｅＭａｓｔｅｒ１９８１年研究指出海洋硅主要来源于河流(４．２±０．８×１０１４ｇ／ａ，ＳｉＯ２)和热液喷发 (１．９±１．０×１０１４ｇ／ａ，ＳｉＯ２)。另外冰川风化、低温海底玄武岩风化和沉积物的成岩作用亦是其来源之一。而Ｃｏｎｌｅｙ等１９９３年报道富营养化往往引起水体中溶解硅的浓度逐渐降低。生物硅（Ｂｉｏｇｅｎｉｃｓｉｌｉｃａ）指化学方法测定的无定形硅的含量 ,亦称为生物蛋白石或简称蛋白石。生源无定形…     

热带浮游植物将被迫“搬家”去极地?

浮游植物指悬浮于水中的微小藻类植物,是浮游生物中的自养生物部分。浮游植物广泛存在于河流、湖泊和海洋中,多分布于水域的上层,个体极小,需要用显微镜才能观察到,繁殖极快。在淡水中主要是蓝藻、绿藻、硅藻等,在海水中主要是硅藻、甲藻。     

基于海洋硅藻三维结构的微纳米材料研究进展

海洋硅藻种类繁多,具有因种而异的形状奇特的刚性细胞壁,称作硅质壳。硅质壳主要由无定形的二氧化硅构成,在纳米至微米尺度的三维结构(如孔、脊或管状结构)上表现出高度的规律性和精确的重现性。仿效硅藻,在温和的条件下制造超精细微纳米材料,成为众多从事生物、化学、材料研究工作者追逐的焦点。本文从硅藻硅质壳的形成机理及体外仿生、影响硅藻硅质壳结构的外在因素、硅藻硅质壳的化学修饰与应用3个方面的研究进展进行了综述。     

硅的生物地球化学过程的研究动态

陆地物质不断地随河流等载体输入海洋 ,经过海洋几千万种的生物吸收后 ,一起随海洋生物沉降到海底 ,展现了物质从陆地到海底的迁移过程。为了研究这个动态过程 ,本文通过海洋中硅藻的特性和迁移 ,阐述了硅的生物地球化学过程。并与氮、磷进行比较分析 ,讨论了海洋中营养盐的限制和水华产生的原因 ,并认为海洋在生态系统中保持着营养盐和浮游植物的动态平衡。１海洋中硅藻是浮游植物的优势种浮游植物是水生环境中从无机到有机物质转换的主要承担者 ,即主要的初级生产者。它们的变化直接影响着食物链中其他各环节的变化。因此 ,研究浮游植物的…     

楚科奇海与白令海表层沉积中的钙质和硅质微体化石研究

通过对北冰洋楚科奇海和令海41个表层沉积样品中的有孔虫、介形类等钙质微体化石和硅藻、放射虫、海绵骨针等硅质微体化石的定量分析，发现表层沉积中浮游有孔虫几乎缺失，这可能与该区表层生产力相对低、碳酸盐溶解作用较强有关，而底栖有孔虫和硅质微体化石的丰度分布则明显受表层沉积物类型、表层初级生物生产力和碳酸盐溶解作用所控制。其中，北冰洋楚科奇海陆架区有孔虫丰度和分异度低，含少量浅水介形类，放射虫在陆架浅水区缺失，但含有较多硅藻和海绵骨针等其它硅质微体化石，反映该区由于海冰、表层海水温度较冷而导致表歧初级生产力相对低。白令海陆坡区底栖有孔虫丰度比较科奇海高一个数量级，底栖有孔虫分异度也相对高，硅藻、放射虫、海绵骨针等硅质微体化石的丰度与钙质化石一样，其丰度比楚科奇海明显高，反映表层初级生产力相对高。根据白令海陆坡区底栖有孔虫和硅质微体化石丰度、底栖有孔虫胶结质壳比值的水深变化，推测该区碳酸盐溶跃层和补偿深度（CCD）相对浅，分别位于水深2000m和3800m处。     

海洋硅藻硅质细胞壁结构的形成机理研究概述

硅藻具有形态各异、结构复杂、精美绝伦的硅质细胞壁,是海洋中进行生物硅化最主要的生物体。硅质细胞壁的形成同样是一个错综复杂的过程,它涉及硅藻细胞将硅酸从胞外转运到胞内;硅酸在细胞内的转移;在硅沉积囊泡(SDV)中的浓缩沉积;最后合成具种类特异性的细胞壁。重点介绍硅酸转运基因(SITs)的分子特征与作用机制;与生物硅化相关的三种蛋白即硅体蛋白(frus-tulins)、亲硅蛋白(silaffins)和侧壁蛋白(pleuralins)的结构与功能;硅质结构如何在硅沉积囊泡内最终形成的模式。     

利用水色遥感资料估算河口近岸水域叶绿素及悬浮泥沙含量的研究

海水中悬浮物质的组成及其数量分布状况与海水的理化特性、声的传播以及海洋生产力均有密切关系。因此,进行海水中浮游植物叶绿素含量及悬浮泥沙含量的调查研究是十分必要的,不同水域的海水中含有不同数量的浮游植物和悬浮泥沙。     

Fronts and surface zonal geostrophic current along 115°E in the southern Indian Ocean

硅藻具有形态各异、结构复杂、精美绝伦的硅质细胞壁,是海洋中进行生物硅化最主要的生物体。硅质细胞壁的形成同样是一个错综复杂的过程,它涉及硅藻细胞将硅酸从胞外转运到胞内;硅酸在细胞内的转移;在硅沉积囊泡(SDV)中的浓缩沉积;最后合成具种类特异性的细胞壁。重点介绍硅酸转运基因(SITs)的分子特征与作用机制;与生物硅化相关的三种蛋白即硅体蛋白(frustulins)、亲硅蛋白(silaffins)和侧壁蛋白(pleuralins)的结构与功能;硅质结构如何在硅沉积囊泡内最终形成的模式。     

室内培养研究硝酸盐对中肋骨条藻生长的影响

中肋骨条藻是一种广温、广盐性的浮游硅藻,并且多次在长江口及其他海域形成赤潮,对海洋生态环境造成严重危害,因此引起国内、外赤潮研究者的广泛关注。不少学者对中肋骨条藻种群的生态、生理特点展开研究(刘东艳等,2002;黄文祥等,1989;邹景忠等,1989;李铁,1999,2000)。营养盐是海洋浮游植物所必需的成分,海水中某种营养盐含量过低往往对浮游植物生长形成限制(Myers et al.,1981;Brian,1986;胡明辉等,1989)。海水营养盐含量过高则易形成富营养化,可进一步引发赤潮(周名江等,2001)。硝酸盐是海洋浮游植物所必需的营养物质之一,它直接影响着浮游植物的生长、繁殖等生物活动(李铁,2000;Ryther et al.,1971)。研究海水中硝酸盐浓度和N／P对浮游藻类生长的影响将有助于我们了解富营养化与赤潮发生之间的关系。本文对在不同营养结构条件下,中肋骨条藻的生长速率、培养介质中的pH和溶解有机碳(DOC)进行了研究。     

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     

硅藻硅质化蛋白——亲硅蛋白(silaffins)

硅藻是一类在全世界水环境中都有发现的单细胞真核藻类,其特有的硅质壁使其成为海洋生物硅的最大贡献者,它们在全球碳/硅元素的生物地球化学循环中扮演至关重要的角色。亲硅蛋白(silaffins)是一种分离于硅藻硅质壁,并与其硅质化密切相关的蛋白。亲硅蛋白可以在体外硅酸溶液中沉淀二氧化硅(SiO_2),这种活性来自其特有的蛋白序列和翻译后修饰调节。基于对亲硅蛋白结构的理解,多种与其相似的仿生多肽被应用到人工SiO_2的合成中。本文综述了硅藻亲硅蛋白的分离鉴定、功能以及其在生物技术和生物医药方面的应用,为亲硅蛋白基础研究和应用潜力提供基础。     

室内培养硏究硝酸盐对中肋骨条藻生长的影响

中肋骨条藻是一种广温、广盐性的浮游硅藻，并且多次在长江口及其他海域形成赤潮，对海洋生态环境造成严重危害，因此引起国内、外赤潮研究者的广泛关注。不少学者对中肋骨条藻种群的生态、生理特点展开研究(刘东艳等，2002；黄文祥等，1989；邹景忠等，1989；李铁，1990，2000)。营养盐是海洋浮游植物所必需的成分，海水中某种营养盐含量过低往往对浮游植物生长形成限制(Myers et al.，1981；Brian，1986；胡明辉等，1989)。海水营养盐含量过高则易形成富营养化，可进一步引发赤潮(周名江，2001)。硝酸盐是海洋浮游植物所必需的营养物质之一，它直接影响着浮游植物的生长、繁殖等生物活动(李铁，2000；Ryther et al.，1971)。研究海水中硝酸盐浓度和N/P对浮游藻类生长的影响将有助于我们了解高营养化与赤潮发生之间的关系。本文对在不同营养结构条件下，中肋骨条藻的生长速率、培养介质中的pH和溶解有机碳(DOC)进行了研究。     

可溶性铁对某些硅藻赤潮生物增殖的影响

评述了在厦门进行的一次围隔实验结果。在同等富营养的各围隔桶中添加不同浓度的柠檬酸铁，研究可溶性铁对浮游植物的增殖效应。对结果回归分析表明：水体中可溶性铁的浓度与相应的叶绿素含量存在着明显的相关，且添加可溶性铁的围隔体内的细胞净增长速率快于同等富营养的天然海水。实验结果证明提高海水中可溶性铁浓度会促进某些硅藻（尤其是中肋骨条藻）的增殖。进而改变浮游植物的群落结构，引发硅藻赤潮并增大赤潮的规律。