海洋浮游微食物网结构及其影响因素

微食物环是海洋生态系统中重要的物质和能量过程,是传统食物链的有效补充。微食物环研究是当前海洋生态学研究的热点之一,但对其结构的系统研究较少,海洋微食物网结构在2000年才被Garrison提出。尽管微食物网各个类群的丰度在不同海洋环境中有相对变化,但是这些变化都处于一定的范围之内,其丰度结构约为纤毛虫10 cell ml-1、鞭毛虫103 cell ml-1、微微型真核浮游生物104 cell ml-1、蓝细菌104-5 cell ml-1、异养细菌106 cell ml-1、病毒107 particle ml-1。海洋浮游食物链中捕食者和饵料生物粒径的最佳比值为10:1,实际研究中该比值会略低,例如纤毛虫与其饵料的粒径比值为8:1,鞭毛虫为3:1。Pico和Nano浮游植物的丰度比（Pico:Nano）是研究微食物网结构的指数之一,该指数具有不受研究尺度影响的优点,可用于研究区域性和全球性微食物网结构。近年来,学者们从多角度对海洋微食物网的结构开展了研究,不同海区微食物网各类群丰度、生物量的时间和空间变化研究有很多报道,微食物网的结构可受空间、季节、摄食、营养盐等多种因素影响。在对不同空间微食物网的研究中,学者往往研究不同物理性质的水团中各类群生物丰度的不同,以此来表征微食物网结构的不同;同一海区微食物网结构的季节变化也是使用各个类群丰度和生物量的变化来表示,该变化主要受水文环境因素影响。摄食者对微食物网各类生物的影响通过三种途径：1. 中型浮游动物摄食;2. 中型浮游动物摄食微型浮游动物,通过营养级级联效应影响低营养级生物;3. 中型浮游动物通过释放溶解有机物、营养盐影响细菌和低营养级生物。浮游植物通过产生化感物质和溶解有机物影响微食物网结构,而营养盐的浓度及变化则可以对微食物网产生直接或间接影响。     

海洋浮游微食物网结构及其影响因素

微食物环是海洋生态系统中重要的物质和能量过程,是传统食物链的有效补充。微食物环研究是当前海洋生态学研究的热点之一,但对其结构的系统研究较少,海洋微食物网结构在2000年才被Garrison提出。尽管微食物网各个类群的丰度在不同海洋环境中存在相对变化,但是这些变化都处于一定的范围之内,其丰度结构约为纤毛虫10cell/mL、鞭毛虫10~3cell/mL、微微型真核浮游生物10~4cell/mL、蓝细菌10~4~10~5cell/mL、异养细菌10~6cell/mL、病毒10~7particle/mL。海洋浮游食物链中捕食者和饵料生物粒径的最佳比值为10︰1,实际研究中该比值会略低,如纤毛虫与其饵料的粒径比值为8︰1,鞭毛虫为3︰1。微微型(pico-)和微型(nano-)浮游植物的丰度比(pico︰nano)是研究微食物网结构的指数之一,该指数具有不受研究尺度影响的优点,可用于研究区域性和全球性微食物网结构。近年来,学者们从多角度对海洋微食物网的结构开展了研究,针对不同海区微食物网各类群丰度、生物量时间和空间变化的研究有很多报道,微食物网的结构受空间、季节、摄食、营养盐等多种因素影响。在对不同空间微食物网的研究中,众多学者往往研究不同物理性质的水团中各类群生物丰度的不同,以此来表征微食物网结构的不同;同一海区微食物网结构的季节变化也是使用各个类群丰度和生物量的变化来表示,该变化主要受水文环境因素影响。摄食者对微食物网各类生物的影响通过3种途径:(1)中型浮游动物摄食;(2)中型浮游动物摄食微型浮游动物,通过营养级级联效应影响低营养级生物;(3)中型浮游动物通过释放溶解有机物、营养盐影响细菌和低营养级生物。浮游植物通过产生化感物质和溶解有机物影响微食物网结构,而营养盐的浓度及变化则可以对微食物网产生直接或间接影响。     

莱州湾近岸海域浮游纤毛虫群落组成和季节变化

浮游纤毛虫是真核微型生物的重要类群,在浮游生态系统中发挥着重要作用。利用传统形态学与高通量测序技术相结合的方法,于2020年9月至2021年8月对莱州湾三山岛近岸浮游纤毛虫进行每月两次的调查。对环境DNA的18S rRNA基因的V4区进行高通量测序,结果显示无壳寡毛类(占纤毛虫序列丰度的40.14%)和砂壳纤毛虫(10.67%)是优势类群,并且具有明显的季节变化。无壳寡毛类在冬季序列相对丰度最高,主要由急游虫属(Strombidium)和急游虫科未定类群(Strombidiidae_X)组成;砂壳类在春夏季序列相对丰度最高,主要由砂壳目未定类群(Tintinnida_XX)和拟铃虫属(Tintinnopsis)组成。浮游纤毛虫群落的β多样性呈现显著的季节变化,而α和β多样性在站点间差异均不显著。与环境因子的RDA分析显示,总有机碳和溶解氧含量是影响纤毛虫群落结构的主要环境驱动因子。形态学方法共检获鉴定17种纤毛虫,分别隶属于7个属,其中砂壳类在多样性和检获频率上均为最优势类群。研究填补了莱州湾三山岛海域浮游纤毛虫的多样性、群落结构和季节动态研究的空白,同时为深入研究温带海湾近岸浮游纤毛虫群落的长期变化规律以及对环境因子的响应机制提供本底资料。     

南海北部秋季微型浮游动物摄食和种类组成的初步研究

2004年9月到10月间在南海北部海区对微型浮游动物的种类组成进行了调查,同期运用现场稀释法,以叶绿素a为监测对象,估计了该海区内微型浮游动物摄食率和摄食压力的水平。结果表明,南海北部海区纤毛虫群体中以多膜纲寡毛目为主,有16种,其中寡毛亚目纤毛虫4种,砂壳亚目纤毛虫11种。各站纤毛虫丰度比较低,在9~102ind/m3之间。浮游植物瞬时增长率(k)在0.03/d~2.13/d之间;微型浮游动物的摄食率(g)在0.01/d~1.06/d之间。微型浮游动物对浮游植物现存量的摄食压力(Pi)在0.089%~65.23%之间,对初级生产力的摄食压力(Pp)在33.63%~86.04%之间。微型浮游动物的摄食水平主要受其丰度的影响,同时微型浮游动物对浮游植物现存量和初级生产力的摄食压力显示,在南海北部海区微型浮游动物在初级生产力传递方面具有重要的科学意义和研究价值。     

海洋浮游纤毛虫摄食研究综述

海洋浮游纤毛虫是海洋微食物环的重要组成部分,同时也是连接海洋微食物环和经典食物链的重要环节。研究海洋浮游纤毛虫的摄食情况对了解海洋浮游纤毛虫在海洋浮游生态系统物质循环和能量流动中的作用有重要意义。主要研究内容包括纤毛虫的食性、纤毛虫对不同饵料的摄食强度(摄食率、清滤率)和选择性、影响摄食的因素及摄食后的同化和排遗。海洋浮游纤毛虫食性的研究方法主要有两种,分别为体内饵料颗粒法和维持生长法。实验室内估算纤毛虫摄食率和清滤率主要有两种方法,分别为饵料浓度差减法和体内饵料颗粒增多法。可以用特定体积清滤率和特定生物量摄食率来比较不同种纤毛虫的清滤率和摄食率。已有研究结果表明,纤毛虫的饵料包括较小的纤毛虫、硅藻、甲藻、鞭毛虫、聚球藻、原绿球藻和细菌等。纤毛虫的摄食率范围为0.1—920 cells/(ciliate h),清滤率范围为0—110μL/(ciliate h)。纤毛虫对饵料的粒径和化学性质均有选择性。饵料浓度、温度、光线、扰动以及纤毛虫所处的生长阶段都会对纤毛虫的摄食率产生影响。不同种类纤毛虫对不同种类饵料的同化率(67%—79%)和消化时间(13.7 min—24 h)不同。     

可见光和紫外线对浮游动物行为的影响

浮游动物在海洋食物链中处于中枢地位．大多数浮游动物摄食浮游植物,自身又是鱼类等高级摄食者的饵料,在食物链中起着承上启下的关键作用。而且微型浮游动物又是微食物环的重要组成部分。浮游动物存活、繁殖的成功与否决定于能否根据环境的变化调整自己的行为。因此,浮游动物行为的研究对理解浮游动物的生存策略和生态系统动力学具有重要意义,对浮游动物行为的研究逐渐成为浮游动物研究的热点问题之一．     

黄海微食物环生态模型的建立与校验

细菌降解有机物又由小型浮游动物摄食回到主食物链的微食物循环被认为是海洋生态系统稳定的重要因素,是主食物链的必要补充,而对该作用的认识需要模型量化。本研究在已有黄海浮游生态系统模型基础上,增加微食物环过程(打开已有模型中营养物质转化的隐形参数关系,建立异养细菌与有机物和浮游动物之间的能量流动联系),考虑黄海营养状况,建立了1个基于磷、硅循环,包括细菌、浮游植物(小型和大型)、浮游动物(小型、大型和捕食性)生物量、磷营养盐浓度(磷酸盐、溶解态有机磷和颗粒态有机磷)及硅营养盐浓度(硅酸和生物硅)共11个生态变量的二维微食物环生态模型。在普林斯顿海洋模型模拟的黄海气候态天平均二维温度场和流场的驱动下,以该模型模拟了生态系统各营养级生物量分布的季节变化,分析了食物网能量流动关系,其结果符合黄海生态系统变化规律;模拟的溶解有机磷浓度、颗粒有机磷浓度、细菌生物量等与相关文献观测中结果相比在合理范围内或变化一致,证明模型是可信的,可为进一步研究陆架海微食物环作用提供依据。     

夏季南海北部微型浮游动物群落

根据2014年8月至9月于珠江口至南海中部断面(18°00'~22°00'N,114°00'~116°00'E)的南海北部海域进行采样调查,并进行了微型浮游动物群落分析。共发现微型浮游动物142种,隶属于2门44属,其中砂壳纤毛虫28属78种,占所有发现物种数的54.93%;寡毛类纤毛虫14属59种,占所有发现物种数的41.55%。优势类群为:拟卡金斯急游虫(Strombidium paracalkinsi)、具沟急游虫(Strombidium sulcatum)、维尔伯特急游虫(Strombidium wilberti)和无节幼体(nauplii)。调查区微型浮游动物的丰度介于11.43~959.35 ind/L之间,平均值为264.99 ind/L。微型浮游动物垂直分布总体特点是密集区位于50 m水层,50 m水层之下丰度逐渐减少。表层微型浮游动物丰度高值区位于J5-I1站位之间。断面的香农-威纳指数范围在0.92~4.18之间,平均值为2.77;均匀度指数在0.63~1之间,平均值为0.87。应用典范对应分析(CCA)发现温度和盐度是影响微型浮游动物群落的重要因素。通过对连续追踪站位的调查发现,上层水体微型浮游动物群落丰度随着时间而发生一定的变化,下层水体相对较平缓。微型浮游动物昼夜的垂直丰度变化与叶绿素浓度昼夜变化大致相符。     

海洋浮游微食物网生物在海洋颗粒形成和沉降中的作用

海洋中存在着大量的颗粒,包括大型聚合颗粒（即海雪,粒径>500μm）、小型聚合颗粒（1~500μm）和亚微米颗粒粒径（<1μm）等。颗粒在海水中营造了不同于纯海水的小生境,其中生活着与自然海水中不同的生物。异养细菌、蓝细菌、真核藻类、鞭毛虫、纤毛虫等微食物网生物可以黏附在海洋颗粒上,或生活在颗粒内部,其丰度高于周围水体中的自由生活生物,这可能是由于颗粒提供了更适宜生长的营养环境。本文综述了海洋浮游微食物网生物在海洋颗粒形成和沉降中的作用。微食物网生物在颗粒物的形成过程中起到很重要的作用,它们可以直接促进颗粒形成,也可以彼此结合成颗粒,或微型浮游动物排粪形成颗粒。微食物网生物还可以对颗粒进行转化,影响颗粒的大小、沉降速度、或对颗粒及其黏附生物进行摄食。微食物网生物由于本身较小,沉降较慢,但这些生物和颗粒的结合使得微食物网生物在碳通量中发挥重要的作用。     

近海水体环境DNA沉降对沉积物中纤毛虫分子多样性评估的影响

在陆架海区沉积物中, DNA高通量测序技术可检获大量浮游寡毛类和舞毛类等非底栖纤毛虫,这些源于水体的环境DNA(eDNA)如何影响对沉积物中纤毛虫分子多样性的评估,以及影响程度如何尚不明确。本研究选取了黄海冷水团中的两个站位,通过提取水体和沉积物中DNA和RNA,并采用直接提取法和洗脱法提取沉积物DNA,结合DNA和cDNA测序技术,探讨了水体和沉积物中纤毛虫分子多样性的关系。研究表明,基于洗脱DNA法、直接提取DNA法和cDNA法获得的沉积物中纤毛虫OTUs数分别为451、312和324个,其中211个OTUs同时由三种方法检获;而164个OTUs仅通过洗脱DNA法检获,其中89%为相对丰度低于0.1%的稀有类群。直接提取DNA法所获的寡毛类和舞毛类序列数占比达46%,而在洗脱DNA法和cDNA法中占比仅为12%和10%。沉积物中检获的43%—71%的舞毛类和寡毛类OTUs与浅层水(40m)共有,仅19%—29%与深层水(40m)共有,且这些共有的OTUs可同时在浅层水中检获。本研究发现,对沉积物中纤毛虫分子多样性评价造成影响的浮游类群主要来自浅层水,洗脱DNA与cDNA测序均可显著降低浮游类群eDNA的影响。鉴于洗脱DNA法较之cDNA法操作更简便,且避免了反转录过程导致的偏差,因此推荐用于对近海沉积物中纤毛虫等真核微生物的分子多样性研究。