生态数学模型及其在海洋生态学中的应用

生态系统动态过程是全球性的研究热点,如国际地圈和生物圈计划（ＩＧＢＰ）。用于研究的模型方面,从早期的种间竞争、捕食的关系模型发展到生态过程、食物链模型。尤其在近代,全球的环境变化受到重视,随着计算机的普及,以及应用数学的理论与方法的不断完善,生态的动态数学模型展示了物理、化学、地质、环境、生物等学科的综合的生态过程,如ＥＲＳＥＭＭＡＳＴ１ｐｒｏｇｒａｍｒｅｐｏｒｔ１９９３年和Ｆｒｏｓｔ１９９３年的欧洲北海区域的海洋生态系统模型、美国和加拿大对东海岸的乔治浅滩生态系、西海岸的加利福尼亚上升流生态系、切萨…     

稳定碳、氮同位素在生态系统研究中的应用

在简要介绍了稳定同位素测定方法之后 ,对稳定碳、氮同位素在生态系统领域中关于系统的碳源、能量流动、营养结构、污染物的生物放大作用及系统稳定性变化的应用研究作了较为系统的论述 ,并对稳定碳、氮同位素在赤潮研究、环境污染治理、生态动力学建模及有机分子化合物系列示踪技术等方面的应用提出展望     

稳定碳、氮同位素在河流系统研究中的应用

对天然存在的稳定碳、氮同位素在河流系统中的有机物质(POM和DOM)来源、转换和运移规律及其与沿岸生态系统的关系、河口区不同来源颗粒有机质的混合过程、河流系统中富营养化的污染来源和土壤中的微生物过程、系统中的营养行为和食物来源途径以及河流有机物质在陆架上的分配、积累和运移规律的应用研究作了较为系统的论述。     

鲈鱼新陈代谢过程中的碳氮稳定同位素分馏作用

利用天然存在的碳氮稳定同位素作为示踪剂，研究了在受控条件下驯养的鲈鱼的新陈代谢过程中不同生态因子(水温、摄食水平、体重等)对鲈鱼体内不同组织的碳氮稳定同位素组成的影响。通过鲈鱼新陈代谢过程中的稳定同位素分馏作用，研究了在生态系统食物网中的物质与能量转换规律。     

湖泊沉积物中有机碳稳定同位素测定及其古气候环境意义

１９９１年５月，利用澳大利亚转动式采样器在江苏固城湖获得总长６．２ｍ的完整柱状岩芯，以５ｃｍ间隔采样，对样品中有机质的稳定碳同位素研究表明。     

采用碳氮稳定同位素技术对黄海中南部鳗鱼食性的研究

根据2005年4～5月在黄海和长江口海域进行的春季底拖网调查，应用稳定同位素方法研究了黄海中南部鯷鱼（Engraulis　japonicus）及其可能摄食饵料的碳氮稳定同位素比值，结果表明：（1）黄海中南部鯷鱼的食物组成为不同粒径的浮游动物、太平洋磷虾（Euphausia pacifuca）和仔稚鱼，其中以粒径为500-900μm的浮游动物为主，贡献比例占61％～84％；仔稚鱼贡献比例占16％～21％，较传统胃含物方法分析的结果小；（2）黄海中部海域鯷鱼的碳氮稳定同位素比值平均值较南部海域高，原因可能与各海域的能量来源不同或存在微食物环有关，也可能与不同海域鯷鱼的能量转换途径不一样，即与食物链长短不一有关．     

稳定同位素在天然气水合物地球化学勘查中的应用简介--以"布莱克海隆"海区为例

介绍了国外在布莱克海隆（包括ODP164航次994、995、997站位）进行天然气水合物勘查过程中应用稳定同位素的研究实例；通过对这3个站位样品的甲烷、CO2、DIC（dissolved inorganic carbon)、有机碳以及自生碳酸盐的δ^13C分析，指出浅部（0－30m)甲烷和DIC的δ^13C值随深度迅速降低又迅速升高的变化可以作为天然气水合物存在的地球化学指标。994站位孔隙水δ^18O值深度从0.30‰下降到-0.37‰；氢同位素δD随深度略有下降（从11‰到-12‰），这与水合物形成时氢氧重同位素相对富集于固相有关，表明天然气水合物的存在。997站位δ^37Cl从海底沉积物表层以下30m处为接近海水的最大值0，至钻孔底746.85m处降为-3.68‰，可能也与天然气水合物的形成有关。     

ENSO对天目山柳杉树轮同位素的影响

在Nin↑～o3,4区SST序列和Jones等的SOI序列基础上，通过主分量分析方法建立了一个ENSO指数序列。并与根据天目山柳杉树轮碳，氢同位素组成比所建立的树轮指数序列进行相关分析。结果表明，天目山树轮指数与ENSO指数有很好的相关性，尤其与前2年的ENSO指数相关显著。说明ENSO对该地区树木的生长和同位素的分馏有影响，也说明天目山地区的树木年轮对于ENSO事件具有一定的记录能力。     

同位素示踪技术在海洋环境研究中的应用

综合δD、δ18O、224Ra、226Ra、228R、钍系同位素和210Pb、14C等同位素示踪技术研究的最新成果,概述了同位素示踪技术在海洋水体运动、颗粒动力学、海洋生物生产力、沉积动力学、古海洋学等方面的研究进展,提出了在这一领域应重点发展的研究方向,以期推动同位素示踪技术在海洋环境研究中的应用。     

古纬度对原油稳定碳同位素组分的作用

稳定同位素过去很少成功地应用于对原油地质年代以及各自源岩的沉积环境进行限定。几种与主要时间界限（例如寒武纪—奥陶纪、三叠纪—侏罗纪、老第三纪—新第三纪）相应的原油的δ１３Ｃ的长期幕式变化似乎反映了生物化学过程对有机碳和无机碳保存的影响。通常 ,地质年龄越小 ,原油越趋向于富集１３Ｃ。这些变化似乎与原油的源岩类型无关 ,表明根据原油的δ１３Ｃ有可能限定它们的地质年龄。然而每个地质时间段的原油的δ１３Ｃ值都具有一定的范围 ,并且地质年龄越小 ,这些值的范围越大。因此 ,必须对空间因素如何影响时间上同位素变化进行…     

应用有机碳同位素技术研究湛江湾生态环境的变化过程

随着工业化进程的加快,湛江湾的生态环境承载力受到了极大的考验。为了解湛江湾生态环境的变化过程,文中利用湛江湾表层柱状沉积物样品中总有机碳含量(TOC)及其稳定同位素、总氮含量(TN)和C/N值的测定,结合端元混合模型,分析了湛江湾沉积物中有机质的来源,探讨了沉积物有机碳同位素的主要影响因素。结果表明,湛江湾沉积物中有机质主要来源为自生藻类,同时也受一定程度陆源输入的影响。沉积序列的元素地球化学参数表明,沉积物δ13C值呈现短暂的负偏随后长期正偏的趋势。底部的负偏可能与大气CO2浓度增加有关,随后δ13C主体正偏的趋势主要受控于气候转暖、生产力增加以及富营养化程度增加的共同影响,暗示了人类活动对湛江湾的生态环境的影响逐渐加剧。其中,人类活动相关的工业、农业有机污染物排放可能是不断加剧海水富营养化的主要原因。     

北京地区近70年来白皮松树轮纤维素的碳稳定同位素与气候变化

对采自北京大学校园内的白皮松（Pinus bungeana)树轮α-纤维素的δ^13C进行了分析，结合北京气象台的气象记录，建立树轮δ^13C与气候各要素的回归方程，重建值与观测值吻合较好，表明北京地区树轮α-纤维素的碳稳定同位素与1928-1999年3-9月的平均气温及6-9月的平均降雨量显著相关，重δ^13C对应于3-9月的低温和6-9月的少雨，轻δ^13C对应于3-9月的高温和6-9月的多雨。而3-9月的温度正好是适宜树木生长的光合作用所需要的最佳温度，6-9月正好是一年中降雨最充沛的时期，由此认为；树轮δ^13C值与生长季节的降水和气温密切相关，可以考虑作为季风盛行地区的气候替代性指标。在一定程度上反映了季风盛行区白皮松树轮纤维素碳稳定同位素与气候因子的关系。     

15N稳定同位素示踪技术在海水养殖研究中的应用

利用Na15NO₃和15NH₄Cl作为示踪物,研究15N在由海水到亚心形扁藻、卤虫、长毛对虾和棱梭等生物组成的食物链中的传递规律.测定了生物体内15N丰度和15N原子百分超,研究了15N在不同生物相中的转移.结果表明,营养物质在食物链中由低营养阶向高营养阶转移时,在15NH₄Cl介质中,卤虫→棱梭的转移率比在Na15NO₃介质中高,可达3%以上;棱梭体内15N的积累量也比Na15NO₃介质中高.     

大洋有孔虫碳,氧稳定同位素标准物质的研制

在孔虫氧、碳稳定同位素比值的微量测定是古海洋学研究的最基本手段之一,其中标准物质对获取高准确度数据起关键作用。测定表明,标准物质的氧同位素比值和有孔虫样品的氧同位素比值越接近,则测出的样品值就越准确,反之,若相差越远,则测出的样品值系统误差就越大。国内现有的碳酸盐碳,氧同位素标准物质的氧同位素值与有孔虫相比都偏负,不适宜用作有孔虫的稳定同位素分析,鉴于此,我们选取云南大理地区的二叠系茅口组地为候选     

采用碳氮稳定同位素技术对黄海中南部鳀鱼食性的研究

根据2005年4~5月在黄海和长江口海域进行的春季底拖网调查,应用稳定同位素方法研究了黄海中南部鳀鱼(Engraulis japonicus)及其可能摄食饵料的碳氮稳定同位素比值,结果表明:(1)黄海中南部鳀鱼的食物组成为不同粒径的浮游动物、太平洋磷虾(Euphausia pacifica)和仔稚鱼,其中以粒径为500~900μm的浮游动物为主,贡献比例占61%~84%;仔稚鱼贡献比例占16%~21%,较传统胃含物方法分析的结果小;(2)黄海中部海域鳀鱼的碳氮稳定同位素比值平均值较南部海域高,原因可能与各海域的能量来源不同或存在微食物环有关,也可能与不同海域鳀鱼的能量转换途径不一样,即与食物链长短不一有关.     

长江口邻近海域氮同位素的周日变化特征及其对营养盐过程的指示

长江口邻近海域的氮循环过程一直是近海富营养化研究领域的热点问题, 然而目前较少有针对短周期的调查研究。本文调查了该区域氮、磷、硅等主要营养盐及多种形态的氮稳定同位素的在潮周期周日变化特征。结果显示, NO_3~-、NH_4~+、PO_4~(3-)和SiO_3~(2-)的浓度范围分别为 14.09—55.85、0.21—2.26、0.82—1.08 和 16.80—33.85μmol/L, 而δ~(15)N-NO_3~-、δ~(18)O-NO_3~-、δ~(15)N_P和δ~(13)C_P 等的分布范围分别为 4.7‰—11.1‰、-2.0‰—7.8‰、-1.2‰—7.9‰和-22.9‰— -14.7‰。NO_3~-、PO_4~(3-)和SiO_2~(3-)均与盐度呈现明显的负相关特征, 说明三者的主要来源为长江冲淡水; 4NH(10)则随盐度升高而浓度增加, 且在底层高浓度出现时刻与高盐水团输入时刻一致, 说明外海输入是该区域铵盐的主要来源。另一方面, 氮稳定同位素(δ~(15)N-NO_2~-和δ~(15)N_P)未表现出随盐度的变化规律, 而δ~(18)3O-NO_3~-和δ~(13)C_P 则随盐度升高而增加, 说明淡水输入的同位素值低于海洋水平。通过对比中、高浓度叶绿素水体中NO_3~-、δ~(15)N-NO_3~-、δ~(18)O-NO_3~-的变化特征可以看出, 随NO_3~-浓度降低, δ~(15)N-NO_3~-值升高, 且呈现 6.2‰的分馏系数, 且氧同位素也随之增大, 指示水体中浮游植物对硝酸盐的同化吸收作用。而另一方面, 两种同位素的增加差值表现出△δ~(18)O︰△δ~(15)N1 , 说明硝酸盐在被消耗的同时还发生着补充作用。在较高盐度的水体中, 发现4NH(10)呈现出向硝酸盐的转化趋势并引起δ~(15)N-NO_3~-降低, 指示了底部明显的硝化过程, 与此前的研究结果一致。本文结果以期丰富对河口区氮循环和迁移转化的认知。     

渤海及北黄海河流悬浮颗粒碳氮同位素时空分布及源解析

选择流入渤海和北黄海的36条主要河流为研究对象,对比了平水期、丰水期和枯水期水体中悬浮颗粒物和河流表层沉积物的碳和氮稳定同位素的地球化学特征,并对颗粒物有机质碳和氮来源进行分析。结果表明,水体悬浮有机质碳同位素总体上表现为δ13C平水期δ13C丰水期δ13C枯水期的特点,δ15N值呈δ15N丰水期δ15N平水期δ15N枯水期的特点。渤海和北黄海的主要入海河流悬浮颗粒物有机质的来源具有明显的季节性差异,悬浮颗粒有机质碳平水期(春秋季)来源以C3植物、土壤有机质和水生藻类为主,丰水期(夏季)碳的各来源中浮游植物的贡献率明显增大,枯水期(冬季)则表现为陆源C3植物分解和水源性有机质的混合来源;悬浮颗粒态氮的来源与季节性降水量、生活污水、合成化肥及河流内源性水生植物密切相关。     

错流超滤技术在海水胶体态铀、钍、镭同位素和有机碳研究中的应用

建立了由预过滤装置、蠕动泵、中空纤维超滤膜(AmiconH10P10-20,标称截留分子量10KDa)和连接管组成的错流超滤系统,利用荧光标记的40KDa葡聚糖和已知放射性活度的234Th示踪剂评估了超滤膜的截留和吸附性质,探讨了234Th在超滤过程中的渗透行为,考查了该系统用于实际海水样品时铀、钍、镭同位素和有机碳的质量平衡状况.结果表明,10Kda中空纤维超滤膜对40Kda葡聚糖具有良好的截留效率(85%),而吸附损失率为18%.铀、钍、镭同位素和有机碳在超滤过程中均达到极佳的质量平衡,回收率R=95%～98%,优于大多数文献报道的值.234Th在超滤过程中的渗透行为可以很好地用渗透模型加以描述.研究组分胶体态含量占“溶解”态含量的份额大小顺序如下:钍同位素、有机碳、镭同位素约等于铀同位素,这与钍为强颗粒活性元素、铀和镭为水溶性元素的地球化学性质相吻合.