大亚湾浮游植物粒级结构对温排水和营养盐输入的响应*

大亚湾核电站温排水对其邻近海域的生态效应日益突出。文章结合现场调查和室内模拟实验, 研究了夏季和冬季大亚湾海域沿温排水温度梯度的浮游植物粒径结构特征, 探讨了营养物质的输入可能对其产生的影响, 以期深入了解浮游植物对升温以及富营养化作用的响应机制。结果表明, 适温条件对浮游植物的生长起促进作用, 在极高温(36.0℃)环境下则产生抑制作用, 在排水口邻近高温区夏季和冬季浮游植物叶绿素a含量均呈较低分布。交互模拟实验发现不同季节浮游植物对于温度和营养盐的敏感性存在差异, 夏季营养盐对浮游植物生长的促进作用比温度明显, 冬季温度的作用则更为显著。现场观测和模拟实验均显示, 水温升高和营养盐加富均可造成小粒级浮游植物 (<20μm)所占比例的增加; 因此, 升温和营养盐输入均可能导致浮游植物粒级结构呈小型化趋势, 并对食物网能量流动与物质循环、生态系统的结构稳定性以及海洋渔业的产量造成潜在影响。     

大亚湾浮游植物粒级结构对温排水和营养盐输入的响应

大亚湾核电站温排水对其邻近海域的生态效应日益突出。文章结合现场调查和室内模拟实验,研究了夏季和冬季大亚湾海域沿温排水温度梯度的浮游植物粒径结构特征,探讨了营养物质的输入可能对其产生的影响,以期深入了解浮游植物对升温以及富营养化作用的响应机制。结果表明,适温条件对浮游植物的生长起促进作用,在极高温(36.0℃)环境下则产生抑制作用,在排水口邻近高温区夏季和冬季浮游植物叶绿素a含量均呈较低分布。交互模拟实验发现不同季节浮游植物对于温度和营养盐的敏感性存在差异,夏季营养盐对浮游植物生长的促进作用比温度明显,冬季温度的作用则更为显著。现场观测和模拟实验均显示,水温升高和营养盐加富均可造成小粒级浮游植物(20μm)所占比例的增加;因此,升温和营养盐输入均可能导致浮游植物粒级结构呈小型化趋势,并对食物网能量流动与物质循环、生态系统的结构稳定性以及海洋渔业的产量造成潜在影响。     

大亚湾夏季浮游群落生产代谢特征及其影响因素*

2017年8月对大亚湾海域浮游群落初级生产、群落呼吸代谢及其平衡特征进行了研究, 并分析了其潜在环境影响因素以及对沿岸生态系统功能与健康的指示作用。研究结果表明, 大亚湾夏季海水表层呈自养状态, 而底层呈异养状态, 群落总初级生产力(gross primary productivity, GPP)、呼吸代谢速率(community respiration, CR)与净生产力(net commutnitiy production, NCP)在表层分别为1335.36±910.12、597.86±403.30和737.50±608.22mg C·m^-3·d^-1; 在底层分别为43.65±37.05、216.25±147.28和-160.27±137.01mg C·m^-3·d^-1。海湾整体呈自养状态, 水柱平均NCP为233.41±248.88mg C·m^-3·d^-1; 部分沿岸水域存在异养状态。1~200μm粒级浮游生物是GPP和CR的主要贡献者。相关性分析和主成分分析显示, NCP在表层受GPP和CR共同调控, 且与浮游植物生物量和营养盐正相关; 而在底层主要受CR影响, 且与盐度正相关。大亚湾夏季群落生产代谢平衡存在明显的水平和垂向变化, NCP的区域差异与潜在波动性对该海湾生态系统稳定性及健康状况有重要的指示作用。     

南黄海大型水母暴发区浮游生物群落代谢及细菌生产力

于2013年6月(航段P1、P2)和2014年6月(航段P3、P4)上下旬4个航段,分别采用黑白瓶法和3H-亮氨酸示踪法测定南黄海大型水母沙海蜇(Nemopilema nomurai)暴发区的浮游生物群落代谢和细菌生产力(BP).结果表明,在水母暴发的航段中,细菌生产力和群落呼吸(CR)升高,净群落生产力(NCP)为负值.2013年6月,发现在水母生物量急剧增加的P2航段,细菌生产力显著升高,但细菌丰度(BA)变化不大,即单位细菌生产力显著上升,由1.75±0.87 pg/(cell·d)增加到3.31±1.22 pg/(cell·d)(p0.05).2014年6月,水母暴发的P4航段中,细菌生产力没有显著上升,但群落总初级生产力(GPP)与群落呼吸的比值为0.46±0.25,显著低于P3航段的0.89±0.46(p0.05);P_3、P_4净群落生产力分别为-0.84和-3.97 mmol/(m3·d),说明该区域水母暴发时呈异养状态;群落呼吸不完全由群落生产力所决定.由此可见,水母暴发可能促进单位细菌生产力增加,同时加强浮游生物群落的呼吸作用,对海洋生态系统中浮游生物群落代谢产生重要影响.     

南海北部及台湾海峡夏季自养与异养区域的分布

采用黑白瓶方法,在2012年夏季测定了台湾海峡及南海北部16个站位群落总的初级生产力(gross primary production,GPP)和群落呼吸(community respiration,CR),总的初级生产力GPP水柱积分平均值为106.6±7.51mmol O2 m–2·d–1(mean±SE,以下同),群落呼吸CR平均为131.1±5.95mmol O2 m–2·d–1,净群落生产力(net community production,NPP)变化范围为-179.0~377.6mmol O2 m–2·d–1(中值为-40.4mmol O2 m–2·d–1)。受上升流的影响,琼东海域呈现明显的自养状态。在珠江口,由于珠江冲淡水的流入,该区域也呈现自养状态。相反,台湾海峡近岸以及粤东近岸均为异养区域。由此可见,异养区域的群落呼吸并不是完全由本地初级生产力决定,有机碳在空间上的输送对海洋浮游生物群落新陈代谢的影响可能极为重要。     

黄东海浮游生物群落呼吸率对碳平衡的重要性

黄东海接受长江冲淡水和黑潮带来的大量营养盐和有机物质,其碳循环对陆架海碳源汇格局至关重要.浮游生物群落呼吸是影响碳循环的重要过程.为揭示黄东海浮游生物群落呼吸率(PCR)对碳平衡的贡献,于2011年四季使用黑白瓶培养法测定黄海南部及东海北部浮游群落呼吸率和初级生产力,并同步测定温度、盐度、营养盐、叶绿素和细菌丰度等环境...     

杭州湾营养盐时空分布特征及其影响研究

文章基于2015年1—12月杭州湾海域12个航次的调查资料,对杭州湾海域营养盐溶解无机氮(DIN)和活性磷酸盐(PO_4~(3-))的月度时空分布特征及其影响进行了探讨。结果表明,杭州湾表层海水DIN和PO_4~(3-)含量空间分布月际间变化明显,其变化受湾内、沿岸径流输入和长江冲淡水影响显著。杭州湾海域12个月DIN含量均超第四类海水水质标准,硝酸盐氮(NO_3~-)占DIN的94%及以上。N/P值处于较高水平,内湾(IB)和外湾(OB)的N/P值季节性变化幅度比中湾(CB)大,海湾生态系统对磷的变化敏感。营养盐-盐度对研究区域的水体混合状况有明显的指示作用,杭州湾营养盐的分布主要受物理混合作用所控制,浮游生物活动对营养盐分布的影响相对较小。     

2012年冬季南海西北部营养盐浓度分布及结构特征

通过分析2012年12月南海西北部海水中营养盐和叶绿素a浓度的数据,讨论了南海西北部海域冬季营养盐分布与结构状况.结果表明:南海西北部冬季A区(粤西沿岸)表层营养盐浓度受到冲淡水和沿岸流的影响较大,表层水的N/P、Si/N和Si/P比值均略高于Redfield比值.而B区(琼东海域)和C区(外海海域)营养盐浓度较少受到河流输入的影响.B区表层水的N/P、Si/N和Si/P比值均低于Redfield比值;B区较低的N/P比值可能与海水中的脱氮作用有关.而C区N/P比值则是Redfield比值的2倍,这可能与该区真光层(75 m以浅)固氮生物的固氮作用有关;C区也存在缺硅现象,尤其是在C区的真光层(75 m以浅)缺硅更显著.     

杭州湾及邻近水域营养盐的时空分布与富营养化特征

利用2006年7月-2007年11月杭州湾及邻近水域春、夏、秋、冬四个季节的调查资料,对其营养盐的分布变化及富营养化特征进行了分析.结果表明:杭州湾及邻近水域营养盐的分布变化和富营养化不仅与湾内河流高DIN、磷、硅的输入直接有关,同时受长江冲淡水的影响十分显著.湾内营养盐的分布变化主要受物理混合作用所控制,浮游生物活动...     

北黄海西部海区营养盐季节变化及其影响因素探讨

根据2006-07-2007-10对北黄海4个航次调查资料,分析并讨论了北黄海西部海区营养盐四季变化及其影响因素。DIN,PO4-P和SiO3-Si的浓度从春季到冬季逐渐升高。春、夏、秋季营养盐底层浓度均远远大于表层的,冬季营养盐各层浓度相近。黄海冷水团是影响北黄海西部营养盐季节变化的主要因素,黄海暖流和鸭绿江水的输入对北黄海西部营养盐季节变化影响不显著;受北黄海跃层的影响,北黄海西部海区营养盐浓度除冬季外,垂直方向均呈现出分层现象,表层浮游植物吸收营养盐,使表层营养盐浓度低于底层的。     

Effects of daily nitrogen and phosphorus input on planktonic community metabolism in a semi-enclosed bay by mesocosm experiment

Planktonic metabolism plays an important role in affecting the energy transportation and carbon cycle of the marine ecosystem. However, its regulation mechanism remains unclear under the continuously exogenous nutrient inputs in nearshore waters. In this study, a mesocosm experiment was conducted in a semi-enclosed bay, the Daya Bay, to explore the responses of plankton metabolic balance and community structure to a concentration gradient of daily nitrogen and phosphorus inputs. The results showed that nutrient enrichments promoted phytoplankton biomass, total primary production, and community respiration, and the promoting effect enhanced alongwith the increase of nutrient concentration. However, the net community production fluctuated more violently between autotrophic and heterotrophic with the increase of nutrient inputs and tended to be more heterotrophic from the 5th day to the 10th day of the experiment. In addition, the daily flux of nitrogen and phosphorus, 2 μmol/(L·d) and 0.066 μmol/(L·d), respectively, could be regarded as a potential threshold for ecosystem stability and health, since most of the ecological characteristics related to plankton structure and function have undergone significant changes when the nutrient level is higher than that. In the nearshore enclosed or semi-enclosed waters, nutrient from continuous terrigenous input is likely to be concentrated and exceed this level, indicating the ecological risks due to the metabolic unbalance and the deterioration of plankton community structure.     

海洋生态系统净生产力研究进展

海洋生态系统净生产力 （net ecosystem production,NEP） 表示总初级生产力 （gross primary production,GPP） 和呼吸作用 （respiration,R） 过程之间的差异,它对碳收支平衡、海洋生态系统营养状态乃至气候变化等研究具有十分重要的指示意义。影响海洋 NEP 的因素有细菌、浮游生物、温度、太阳辐射、海冰融化、水团迁移、富营养有机质排放以及海水酸化等。目前计算 NEP 的方法可分为实验培养测定及数据模型计算两种。溶解氧培养法及同位素标记法等是经典的培养测定方法,但存在误差较大且重现性较差等问题。数据模型计算即借助养分质量平衡、响应面模型、O2/Ar 示踪等方法,通过将现场实测数据和生物地球化学模型结合,进行高时间分辨率的连续性观测,这也是目前测算 NEP 的主流应用手段。然而,相较于发达国家,我国在 NEP 的研究设备、技术、测定方法等方面仍存在一定差距。今后的研究重点将是建立 NEP 指标与表征海洋环境、气候变化之间的耦合关系以及 NEP 测定方法的改进,这将有助于深入理解和探索全球变化背景下海洋生态系统响应机制及变化趋势。     

黄茅海浮游生物及其粒径结构的潮汐变化特征研究

河口区浮游生物作为食物链的重要组成部分,在海洋生物地球化学循环中起到重要作用。为了解黄茅海河口浮游生物及其粒径结构的时空分布特征,于2017年8月17日至21日对黄茅海河口区域微微型浮游生物（pico-,<2 μm）,微型浮游生物（nano-,2-20 μm）及小型浮游生物（micro-,20-200 μm）及其粒径结构进行观测。结果显示,河口外侧总叶绿素a浓度最高,为19.34μg/L,且大粒径浮游生物占比最高。底层水体受上溯海水影响较为明显,表现出盐度及营养盐浓度随潮汐呈现显著的周期性变化。潮汐过程对不同粒径的浮游生物影响不同,对微微型浮游生物影响较小,对大粒径浮游生物影响较大。涨潮时,表层标准化浮游生物粒径谱（NBSS）斜率增大,大粒径浮游生物占比增多。落潮时,NBSS斜率减小,小粒径浮游生物占比增多。潮汐过程及由其引起的营养盐、温度和可利用光强的改变是影响黄茅海河口浮游生物分布的主要因素。研究可为河口区浮游生态系统以及海洋生物地球化学循环过程等的研究提供重要依据。     

海洋浮游生态系统模型的稳态非线性动力学研究

以Logistic模型为基础,考虑捕捞行为及其所造成的污染对浮游生物的削弱作用,并考虑浮游生态系统具有一定的自净能力,建立了一个新的海洋浮游生态系统非线性动力学模型。分析了模型的非线性动力学特性,并得出了模型的稳定性条件和发生Hopf分岔条件,在此基础上,深入分析了捕捞强度参数的变化对系统稳态的影响,并且用数值模拟验证了理论分析结果的正确性。     

基于指标体系法的海湾生态系统健康评价方法——以莱州湾为例

海湾生态系统在维持能量流动、物质循环、生物群落稳定和生态系统平衡等方面发挥重要作用。文章基于2011-2020年夏季监测数据,选取水环境、沉积环境、生物群落、初级生产力和生态灾害5类指标,通过层次分析法与专家咨询法相结合的方式确定指标权重,基于指标体系法构建莱州湾生态系统健康评价指标体系。评价结果表明：莱州湾近岸海域生态系统长期处于亚健康状态,主要影响指标为水环境和生物群落;生态系统健康评价结果与现行《近岸海洋生态健康评价指南》基本一致,但本方法能够识别溢油和台风等极端事件对生态系统造成的不利影响,较传统方法更为灵敏;区间型指标和环境容许值的引入可避免监测数据“劣势掩盖”“信息漏缺”以及极限监测值对评价结果的放大问题。     

涠洲岛珊瑚礁生态系中浮游动植物与环境因子关系的初步探讨

本文根据1990年4月、10月间的理化分析数据，结合2002年9月涠洲岛珊瑚礁生态环境的调查状况，首次从珊瑚礁生态系的角度初步探讨该岛区浮游动植物与环境因子的关系。结果表明：该岛区浮游动植物的分布具有明显的区域性和季节性，既体现了珊瑚礁生态系具有较高的初级生产力特征，也体现了浮游动植物具有显著的季节交替现象。相关分析显示，水温、盐度、N，P，Si营养盐对浮游植物的种类组成及数量变动均有明显影响，但对浮游动物的影响不大；N是该生态系中浮游植物的限制因子，P限制状况只有在珊瑚礁生长带较深的海域出现，Si呈相对富足状态。     

中国近海区域浮游植物生态对气候变化的响应

我国近海区域对气候变化高度敏感,浮游植物生态的变化关系到我国近海生态安全.采用重构的遥感数据等资料,分析并综述我国近海区域浮游植物叶绿素a浓度、初级生产力和浮游植物群落结构对气候变化背景下海水升温、风场等环境因子的响应.结果表明,东(南)中国海叶绿素a浓度略有上升(下降)的趋势,但浮游植物群落结构和生物量有明显的变化;其中,微微型浮游植物和甲藻占比增加,小型浮游植物物种成为海区优势种,暖水性种分布区北扩,而这与气候变化背景下海洋热动力环境的长期变化及其对营养盐供给的影响关系密切.分析还指出了气候变化对我国近海区域海洋生态影响研究迫切需要开展的若干工作.     

现代海洋环境监测体系和海洋管理背景下的浮游生物监测

浮游生物在海洋生态系统中处于基础性地位,为促进我国浮游生物监测工作的发展,文章在现代海洋环境监测体系和海洋管理的背景下,从海洋生态系统保护、全球变化研究和现代海洋管理3个方面,系统梳理和分析浮游生物监测的意义和价值,并对我国相关领域的工作提出启示和展望。研究结果表明:浮游生物的恶性暴发和入侵对海洋生态系统造成严重影响,各类国际公约和政府间协议都将浮游生物监测作为保护海洋生物多样性的重要内容;浮游生物的分类信息以及其分布区和物候学特征对气候变化和海水温度的指示信息,可作为全球变化研究的重要指标;浮游生物监测已被广泛应用于国内外现代海洋管理中,主要包括海洋生态系统服务评价、海洋环境影响评价和海洋生物资源评价3个方面;我国浮游生物监测工作在浮游生物分类和鉴定以及大数据应用方面存在不足,未来应加强相关能力考核、标准化计量认证、数据整合共享和新技术手段运用。