南海北部东沙天然气水合物区浮游植物生物量和生产力粒级结构特征及其环境影响分析

本文讨论了2013年5月南海东沙天然气水合物区浮游植物生物量和生产力粒级结构特征及其环境影响因素。结果表明,研究海域表现出典型的低营养盐、低叶绿素a、低生产力特征,浮游植物叶绿素a和初级生产力具有明显的次表层最大值现象。东沙海域生物量和初级生产力粒级结构差异性显著,从生物量和生产力贡献度来看,表现为微微型浮游植物> 微型浮游植物> 小型浮游植物。生物量的垂直分布结果表明,春季不同粒级类群浮游植物在真光层内的分布存在明显不同,比如小型浮游植物在真光层内分布较均匀;微型浮游植物则主要分布于近表层或真光层中部,而微微型浮游植物则主要分布于真光层中部和底部。微微型浮游植物在纬度较低的热带贫营养海区之所以能够占主导优势,最主要的原因是其极小的细胞体积和较大的表面积使其有利于营养竞争。相关性分析表明,南海东沙浮游植物各粒级生物量与温度、pH显著正相关,与硅酸盐、磷酸盐显著负相关;浮游植物各粒级生产力与温度显著正相关,与盐度、磷酸盐显著负相关。磷酸盐含量是影响东沙海域浮游植物粒级结构差异的重要因素之一,同时,光辐照度和水体的真光层深度对东沙天然气水合物区不同粒径浮游植物的垂直分布起着更为重要的调控作用。     

渤海晚春浮游植物粒度分级生物量与初级生产力

浮游植物生物量与生产力是海洋生态系食物网的结构与功能的基础环节，是供养其摄食者——浮游动物的物质基础，从而直接或间接地影响海区鱼、虾、贝等经济渔业资源的变动。对浮游植物粒度分级生物量与生产力的研究有助于从更深层次上研究海洋生态系自然群落结构、功能及其环境调控，并可对了解其捕食者群体的特性和营养关系提供重要信息。 渤海是一个半封闭的浅海，生态环境的季节变化显著，同时渤海周围又是人口相对集中，工农业生产较为发达的区域，易受人为因素的影响。20世纪80-90年代初，科学家们曾在渤海进行过不少初级生产力的观测(费尊乐等，1988；朱明远等，1993；吕端华等，1999)，但该海域浮游植物生物量与生产力粒度结构方面的资料尚为欠缺。而近年来渤海生态环境日趋恶化，渔业资源严重衰退，因此在该海域进行生态系统动力学，特别是浮游动物种群动力学的研究时，必须同步开展初级生产力结构的动态变化及其控制过程研究。 本研究是国家自然科学基金重大项目“渤海生态系统动力学与生物资源持续利用”的一个重要组成部分，旨在研究渤海春末、夏初对虾产卵期浮游植物现存生物量和初级产力的粒度结构、周日和空间变化及其与环境之间的关系，特别是浮游动物摄食之间关系，从而为渤海生态系统动力学模式的建立和生物资源的可持续利用提供科学依据。     

台湾海峡浮游植物生物量和初级生产力的粒级结构及碳流途径

本文研究了1997年8月、1998年2-3月、8月和1999年8月台湾海峡浮游植物生物量和初级生产力的粒级组成、各粒级生物量和初级生产力变动（包括年际变动及其影响因子。结果表明，台湾海峡微型（简称NANO）和微微型浮激植物（简称PICO）占优势，贡献率分别达34%-48%、34%-40%，小型浮游植物（简称MICRO）仅占12%-27%。粒级组成和各粒级生物量存在着明显的季节和年际变化，如1997年夏季三种粒级浮游植物生物量均明显低于其它年份，PICO和MICRO组份呈1998年夏季高于1997年和1999年夏季，而NANO组份则呈1998年夏季低于1997年和1999年夏季。PICO组份对初级生产力的贡献最大，达45%-50%，而NANO和MICRO组份对初级生产力的贡献相近，为19%-32%；PICO组份的同化系数明显高于NANO和MICRO组份。初步分析了初级生产的碳流途径，表明台湾海峡初级生产的碳将有25%经异养细菌的“二次”生产而进入微食物环，36%通过原生动物（主要是异养鞭毛虫）摄食“打包”的作用后进入微食物环，即近60%的初级生产的碳经微食物环的两个起点分别进入微食物环，表明微型生物食物网在该海域生源有机碳转换过程中起重要作用。     

2009年冬季南海北部生物标志物对表层浮游植物生物量/群落结构的指示作用

生物标志物已被广泛应用于重建浮游植物生产力和群落结构变化.该方法假设之一是生标的含量可以反映表层海水的浮游植物生物量,但这个假设还缺乏现场观测的充分验证.对2009年冬季南海北部表层海水颗粒物中主要生标做了分析,利用其含量及比值研究浮游植物的生物量及群落结构的分布.生标含量表明硅藻、甲藻、颗石藻的高值区位于珠江口南部及广东沿岸,在陆坡区也有高值.生标比值显示硅藻在3个类群中的相对比例最高.其中,甲藻/硅藻比值高值区位于陆坡区,这与大洋水(黑潮)的入侵,带来大量暖水性甲藻有很大关系;颗石藻/硅藻比值总体趋势与生物量的分布相反,在近岸少数站位有高值,向外海逐渐增加,主要是因为颗石藻更适于寡营养盐的环境.生标结果所指示的生物量及群落结构的空间分布与前人的调查结果类似,为利用生标重建此区域的浮游植物生产力和群落结构变化提供了依据.     

2009 年冬季南海北部网采浮游植物群落结构

根据2010年1月6～30日对南海北部的调查取样,作者对该海域网采浮游植物的分布和群落结构特征等进行了分析。共鉴定浮游植物4门52属155种（包括变形及变种）,主要以温带近岸和广布性种为主,其中硅藻有38属94种,占总种数的60．6％;甲藻有12属58种,占总种数的37．4％;浮游植物平均细胞丰度为36．46×10^4个／m^3,硅藻平均细胞丰度为13．77×10^4个／m^3,甲藻平均细胞丰度为1．39×10^4个／m^3,铁氏束毛藻（Trichodesmium thiebautii）平均细胞丰度为21．30×10^4个／m^3。粤东近岸区域是浮游植物高密集区,珠江口及其西南沿岸其次,而浮游植物稀疏区主要在调查区的中部海域,呈现出沿远岸区域逐渐降低的平面分布格局。除铁氏束毛藻为绝对优势种外,主要优势种有：菱形海线藻（Thalassionema nitzschioides）、短刺角毛藻（Chaetoceros messanensis）、圆筛藻（Coscinodiscus spp．）、粗根管藻（Rhizosolenia robusta）及角毛藻（Chaetoceros spp．）等。浮游植物群落香农．威纳物种多样性指数（H’）平均值为4．50,Peilou均匀度指数（J）平均值为0．81。浮游植物多样性程度较高,与细胞丰度平面分布基本呈相嵌分布,仅在近岸出现低值。     

冬季东海及南海北部海域初级生产力和新生产力的初步研究

采用14C与15 N核素示踪方法,于2008年12月—2009年1月对东海和南海北部海域的初级生产力和新生产力的分布进行了研究,并对其环境制约机制进行了初步探讨。结果表明:调查海域叶绿素a质量浓度在空间分布上呈近岸高、外海低,表层高、真光层底部低的分布趋势。东海海域的积分初级生产力(IPP)和积分新生产力(INP)均低于南海北部海域,f比值为东海海域>南海北部海域,东海海域新生产力(NP)对初级生产力(PP)的贡献大于南海北部海域。浮游植物对氨盐的吸收速率(ρNH4)显著大于对硝酸盐的吸收速率(ρNO3)(P<0.05)。水柱平均新生产力与环境参数的相关性分析结果表明,营养盐是影响冬季调查海域新生产力的主要因素,温度和盐度为次要因素。     

南海北部浮游植物生物量的研究特点及影响因素

介绍了浮游植物生物量变化的研究方法。综述了南海北部浮游植物生物量在营养盐、光照、季风等理化因子影响下出现的变化特点。该海域生态环境复杂,由富营养的珠江口、沿岸带、北部湾和广阔的陆架及贫营养的开阔海区等不同生态区组成,因此浮游植物群落和生物量有其自身复杂的空间和时间变化特点。     

2012年楚科奇海及其邻近海域浮游植物现存量和初级生产力粒级结构研究

通过2012年夏季第五次北极科学考察期间在楚科奇海及其邻近海域现场调查所获得的数据分析研究了海域的粒度分级叶绿素a浓度和初级生产力。结果表明,叶绿素a浓度和初级生产力的高值均出现在楚科奇海陆架区,并且远高于深海区。去程时调查海域水层平均叶绿素a浓度的变化范围为0.32~15.66mg/m3,平均(2.77±3.96)mg/m3,高值区出现在南部邻近白令海峡海域、北部阿拉斯加巴罗近岸和冰缘区;初级生产力的范围为50.11~943.28mg/(m2d),高值出现在冰缘水华区。返程时水层平均叶绿素a浓度的变化范围为0.07~1.52mg/m3,平均(0.41±0.40)mg/m3,高值仍出现在陆架区,但比去程时低了一个数量级;初级生产力的分布范围为12.31~41.35mg/(m2d),高值出现在陆架区。浮游植物粒度分级测定结果表明,在生物量较低的深海区,叶绿素a浓度和初级生产力的粒级结构以微微型浮游生物(Pico级份)占优势(其贡献率分别为46.1%和56.9%),小型(Net级份)和微型(Nano级份)对总叶绿素a浓度的贡献差异极小,分别为26.6%和27.3%,对总初级生产力的贡献分别为23.8%和19.3%;而在生物量较高的水深小于200m的陆架区,Net级份叶绿素a浓度所占百分比最高,Pico级份次之,Nano级份最低,分别为59.8%、27.9%和12.3%,初级生产力的粒级结构中叶绿素a浓度所占百分比由高到低同样是Net、Pico和Nano,所占百分比分别为60.6%,32.2%和7.2%。     

1999年夏季南海北部和北部湾海域粒度分级叶绿素a和初级生产力的分布特征

南海是一个半封闭的边缘海，与中国和东南亚大陆相毗连。以往对南海海域物理海洋学的研究较多，对浮游植物生物量和生产力的研究较少，且大多研究均集中于西沙和南沙群岛(杨嘉东，1993；陈兴群等，1989)，对南海北部海域的研究较少(黄良民，1992)。目前，尚未见有关南海北部海域粒度分级的研究报道。 南海北部湾是中国的第四大渔场，除1994年对北部湾全海域进行过生物资源调查外(刘子琳等，1998)，其他仅见小范围的调查，如在菜州湾邻近海区(昌瑞华等，1995)，但未见其他有关浮游植物现存量和初级生产力的研究报道。 海洋光能自养浮游植物作为海洋食物网结构中的基础环节，在海洋生态系的物质循环和能量转化过程中起着重要作用。叶绿素a(Chl a)浓度是表征光能自养生物量和反映海水肥瘠程度的重要指标；初级生产力(PP)反映海域自养浮游生物生产有机碳的能力，是海洋生态系研究的重要内容，也是海域生物资源评估的重要依据。 本文报道了南海北部海域和北部湾海域粒度分级叶绿素a和初级生产力的分布特征，可为渔业资源评估和海区环境质量评价提供科学依据。而且调查中对叶绿素a和初级生产力分三级(Net级份，>20μm；Nano级份，2~20μm；Pico级份，<2μm)进行粒度分析测定，从更深层次上来研究该海区浮游植物群落生物量和生产力的粒度结构及其环境调控。     

2004年冬季南海北部浮游植物

根据2004年2月在南海北部海域陆架区的采样调查,对南海北部Uterm hl浮游植物的群落结构进行了研究.初步研究结果表明,本次调查共发现浮游植物5门106属198种(不包括20种未定种).调查期内,南海浮游植物以硅藻为主,甲藻次之,以颗石藻为主要组份的金藻和固氮蓝藻也占有相当的比例,绿藻仅在珠江口个别站位被检出.菱形海线藻(Thalassionema nitzschioides Grunow)、佛氏海线藻(Thalassionema frauen feldii(Grunow) Hallegraeff)、贺胥黎艾氏颗石藻(Emiliania huxleyi(Lohmann) Hay et Mohler)、柔弱伪菱形藻(Pseudo-Nitzschia delicatissma Heiden)、长海毛藻(Thalassiothrix longissima Cleve et Grunow)、海洋桥球石藻(Gephyrocapsa oceanica Kamptner)、具齿原甲藻(Prorocentrum dentatum Stein)、具槽帕拉藻[Paraliasulcata(Ehrenberg) Cleve]和旋沟藻(Gyrodiniumspirale Bergh)为群落的优势种.南海北部浮游植物以广温、广布型为主,其次是暖水性种,热带、亚热带和冷水性种都较少.调查区浮游植物的细胞丰度介于3.8~2 810.3个/cm3,平均值为206.4个/cm3;浮游植物垂直分布总体特点是密集区位于水体表层,由水体表层到底层,细胞丰度逐渐减少;表层浮游植物细胞丰度的平面分布高值区位于调查区珠江口南部和南部海域.浮游植物群落的多样性分析显示调查海域中部的多样性较高,近岸和外海区则较低.应用典范对应分析(CCA)发现盐度和光照的梯度分布是影响南海北部浮游植物物种分布格局最重要的因素,磷酸盐和温度的梯度分布也起一定的作用.根据CCA的分析结果,将海区浮游植物物种划分为5个组,分别为:Ⅰ.高温度、高盐度、高光照和低营养盐组;Ⅱ.高温度和高光照组;Ⅲ.高磷酸盐和硅酸盐组;Ⅳ.低光强高盐度荫生物种组;Ⅴ.高硝酸盐组.     

南海北部冬、夏季海表浮游植物光合作用速率对光强的响应特征

本文通过南海北部冬、夏季航次的现场观测,研究了海表浮游植物光合作用速率对光强的响应特征(P-E曲线)。结果表明南海北部浮游植物P-E曲线存在明显的季节变化。在冬季,P-E曲线呈现高P_mB、高α、高β的特征,这表明冬季浮游植物在低光照环境中光合作用速率增加迅速,其最大光合作用速率较高但容易受到光抑制。与冬季相反,夏季P-E曲线呈现低P_mB、低α、低β的特征,浮游植物受光抑制影响小,但最大光合作用速率低于冬季。水温和粒级结构等指标与P-E参数存在显著相关,这意味着环境和群落的季节变化可能对光合作用特性有一定影响。通过P-E参数模拟得到真光层内光合作用速率,模拟值与现场结果之间呈明显的线性相关但存在高估。此研究有助于认识南海浮游植物光合作用特征,并为初级生产力模型研究提供依据。     

南海北部冬、夏季浮游群落呼吸率

Plankton respiration is an important part of the carbon cycle and significantly affects the balance of autotrophic assimilation and heterotrophic production in oceanic ecosystems. In the present study, respiration rates of the euphotic zone plankton community(CR_(eu)), size fractionated chlorophyll a concentration(Chl a), bacterial abundance(BAC), and dissolved oxygen concentration(DO) were investigated during winter and summer in the northern South China Sea(n SCS). The results show that there were obvious spatial and temporal variations in CR_(eu) in the n SCS(ranging from 0.03 to 1.10 μmol/(L·h)), CR_(eu) in winter((0.53±0.27) μmol/(L·h)) was two times higher than that in summer((0.26±0.20) μmol/(L·h)), and decreased gradually from the coastal zone to the open sea. The distribution of CR_(eu) was affected by coupled physical-chemical-biological processes, driven by monsoon events. The results also show that CR_(eu) was positively correlated with Chl a, BAC, and DO, and that BAC contributed the highest CR_(eu) variability. Furthermore, the results of the stepwise multiple linear regression suggest that bacteria and phytoplankton were the dominant factors in determining CR_(eu)(R~2 = 0.82, p0.05) in the n SCS. Based on this relationship, we estimated the integrated water column respiration rate(CRint) within 100 m of the investigated area, and found that the relationship between the biomass of the plankton community and respiration may be nonlinear in the water column.     

2009年夏季南海北部的网采浮游植物群落

本文报道2009年夏季(7月19日～8月16日)在南海北部海域(18°N～22°30＇ N,109°30＇E～120°30＇ E)33个站位网采浮游植物的分析结果.经初步鉴定,共发现浮游植物4门54属180种(含变形及变种),其中硅藻门35属93种;甲藻门17属84种;金藻门1属1种;蓝藻门1属2种.浮游植物平均细胞丰度为6.02×104 cells·m3,呈现近岸区域高于远岸区域的平面分布格局.其中硅藻在细胞丰度上占有优势,其次为甲藻.调查区浮游植物的生态类型多为热带暖水性类群和广布性类群,部分大洋性物种.优势种为菱形海线藻(Thalassionema nitzschioides)、笔尖形根管藻(Rhizosolenia styliformis)、双凹梯形藻(Climacodium biconcavum)、距端假管藻(Pseudosolenia calcar-avis)和伏氏海线藻(Thalassionema frauenfeldiinfeldii).固氮蓝藻铁氏束毛藻(Trichodesmium thiebautii)在调查海域广泛分布,主要集中在海南岛东部以北近岸和吕宋海峡海域,以E601站最多,高达1.06×107 cells·m-3,部分站位也有少数红海束毛藻(Trichodesmium erythraeum)的分布.调查区浮游植物多样性程度较高,与细胞丰度平面上呈相嵌分布,仅在近岸出现低值.     

Evolution and propagation of amesoscale eddy in the northern South China Sea during winter

In situ observations,satellite data,and the output from an eddy-resolving ocean circulation model were used to study the generations and propagations of an anticyclonic eddy in the northern South China Sea (NSCS) during the winter of 2009-2010.In the NSCS,the anticyclonic eddy firstly appeared to the west of the Luzon Strait,migrated generally along the continental slope and dissipated around the Xisha Archipelago. The evolution of the warm eddy contains three phases:development,maturation,and decay.The eddy mainly stayed near 119.7°E in December and then gradually moved to 118.7°E until January 15,when its intensity,as indicated by the thermocline temperature and salinity anomalies,increased significantly,reflecting the growth of the eddy.The eddy reached its peak on January 15 and persisted until February 23. During this period,the eddy propagated westward to 116.4°E.After,the warm eddy weakened significantly and dissipated finally near the Xisha Archipelago.     

冬季南海北部海域微型浮游动物及其对浮游植物摄食压力研究

2009年1月在南海北部海域的5个站位,采用稀释法和显微分析技术研究了浮游植物生长率及微型浮游动物对浮游植物的摄食压力,同时测定了微型浮游动物的丰度及类群组成.结果表明:南海北部微型浮游动物类群主要以无壳纤毛虫为主,南海北部微型浮游动物类群细胞丰度为33～529个/dm3.南海北部浮游植物生长率为0.45～1.83 d-1,微型浮游动物摄食率为0.44～1.76 d-1,摄食压力占浮游植物现存量的42.6%～82.8%,占初级生产力的97.3%～225.1%.近岸区摄食压力比陆架区高,表明冬季南海近岸区微型浮游动物摄食能够有效的控制浮游植物的生长,而陆架区浮游植物生长率大于摄食率,浮游植物存在着现存量的积累,微型浮游动物并不能完全控制浮游植物的生长.     

2009 年夏季南海北部的浮游植物群落

根据2009 年8 月份对南海北部(18°～22°N, 110°～117°E)水域22 个采水站位的调查, 分析夏季调查区浮游植物的群落结构特征。通过Uterm?hl 方法共鉴定出浮游植物5 门60 属109 种(不包括未定种),群落组成以硅藻为主, 其次是甲藻。浮游植物生态类群以广温广布型种为主, 调查区的优势种为柔弱伪菱形藻Pseudo-nitzschia delicatissma, 菱形海线藻Thalassionema nitzschioides, 颗粒直链藻Melosiragrannulata, 尖刺伪菱形藻Pseudo-nitzschia pungens, 矮小短棘藻Detonula pumila, 原多甲藻Protoperidinium sp., 以及冰河拟星杆藻Asterionopsis glacialis。调查区细胞丰度介于0.009×10³个/L到249.930×10³个/L, 平均8.197×10³个/L。南海北部表层浮游植物细胞丰度由近岸向外海逐渐降低,高值区位于珠江口附近以及南部水域, 甲藻在广东沿岸附近出现高值。调查区浮游植物丰度在垂直方向随着水深的增加而递减。Shannon-Wiener 多样性指数和Pielou 均匀度指数在珠江口南部和广东沿岸站位出现低值区, 群落结构稳定性较差。