pCO_2增加引起的海洋酸化对造礁珊瑚光合效率的影响

本研究采用叶绿素荧光技术,选取三种鹿回头珊瑚礁区常见的珊瑚种类(Acropora valida、Galaxea astreata和Favites abdita),分别设置海水环境为450μatm、650μatm(IPCC预测的2065年的水平)、和750μatm(IPCC预测的2100年的水平)的三个pCO2浓度梯度,监测珊瑚在不同CO2浓度下10天内的光合荧光参数的变化。实验结果表明,水体pCO2为650μatm时,珊瑚的总体光合效率最高,但随着时间延长,珊瑚荧光参数在三个浓度梯度下都会显示不同程度的下降趋势。虽然三种珊瑚对不同浓度CO2的响应程度不同,但均显示出在低浓度pCO2时,pH下降引起的酸化作用控制着珊瑚共生藻的光合效率;而随着pCO2浓度增加,CO2增加引起的施肥效应则愈加明显,并与酸化作用竞争,共同作用于珊瑚共生藻,使得光合荧光参数在波动中发生变化。     

海水酸化对鹿角珊瑚光谱特性影响的分析

海水酸化造成全球珊瑚礁严重退化,应用卫星遥感手段可以快速地对珊瑚礁进行监测。在野外做酸度对比实验具有条件不易控制、周期长等局限性。文章提出一种室内测量珊瑚光谱的方法,通过比较不同酸度梯度下珊瑚光谱的变化,为研究海水酸化对珊瑚的影响提供了一种新的思路。试验采用7.6、7.9和8.1的酸度梯度,结果表明:在pH为8.1和7.9环境条件下,珊瑚的光谱趋势大体一致,总体上珊瑚光谱波峰出现了向长波方向的红移。但是在pH为7.6的条件下,珊瑚的光谱在650~700nm之间出现一个反常的吸收谷,这是由于pH 7.6的酸度条件适宜一些藻类生长,藻类附着在珊瑚表面,从而影响了其光谱特性。     

海洋酸化模拟控制系统及其在珊瑚生理研究中的应用

Due to the elevated atmospheric carbon dioxide, ocean acidification(OA) has recently emerged as a research theme in marine biology due to an expected deleterious effect of altered seawater chemistry on calcification. A system simulating future OA scenario is crucial for OA-related studies. Here, we designed an OA-simulated system(OASys) with three solenoid-controlled CO2 gas channels. The OASys can adjust the pH of the seawater by bubbling CO2 gas into seawaters via feedback systems. The OASys is very simple in structure with an integrated design and is new-user friendly with the instruction. Moreover, the OASys can monitor and record real-time pH values and can maintain pH levels within 0.02 pH unit. In a 15-d experiment, the OASys was applied to simulate OA in which the expected target pH values were 8.00, 7.80 and 7.60 to study the calcifying response of Galaxea fascicularis. The results showed daily mean seawater pH values held at pH 8.00±0.01, 7.80±0.01 and 7.61±0.01 over15 d. Correspondingly, the coral calcification of G. fascicularis gradually decreased with reduced pH.     

雷州半岛徐闻西岸珊瑚岸礁造礁珊瑚群落结构及其演变

雷州半岛徐闻西南海岸发育中国陆地最南端的珊瑚岸礁,这也是目前陆地海岸仅存的珊瑚岸礁.该区域内现生石珊瑚以滨珊瑚、蜂巢珊瑚、鹿角珊瑚、角蜂巢珊瑚、蔷薇珊瑚、扁脑珊瑚、牡丹珊瑚等为优势种,礁栖生物主要以软体动物和节肢动物为主,构成鹿角珊瑚-蜂巢珊瑚-滨珊瑚群落.根据珊瑚生态特征和礁坪发育的地貌特征,可以把徐闻灯楼角岸礁从岸...     

造礁珊瑚骨骼δ^13C及其反映的环境信息研究概况

造礁珊瑚骨骼δ＾１３Ｃ是记录环境变化的重要参数之一,本文总结了其研究概况：（１）光合作用及与之相关的环境参数如日照、云量等影响珊瑚骨骼δ＾１３Ｃ的主要因素;（２）珊瑚骨骼δ＾１３Ｃ能揭示日照时数、ＥＮＳＯ等环境信息;（３）珊瑚骨骼δ＾１３Ｃ与δ＾１８Ｏ有正相关、负相关和无相关３种情况,可以解释相应的环境状况。     

海南岛鹿回头造礁珊瑚的^14C年代及珊瑚礁的发育演化

通过2002年7月沿鹿同头珊瑚礁坪断面方向，在原生滨珊瑚(Porites)礁表面进行系统采样，并进行^14C测年和年代校正，初步划分出全新世以来珊瑚礁演化的5个阶段：珊瑚礁繁盛期(7300-6000cal．aBP)、珊瑚礁发育停滞期Ⅰ(6000-4800cal．aBP)、珊瑚礁发展期(4800-3000cal．aBP)、珊瑚礁发育停滞期Ⅱ(3000-1000cal．aBP)和现代珊瑚礁发育期(1000cal．aBP以来)。鹿回头珊瑚礁在7300-6000cal．aBP处于发育的繁盛期，已基本上形成了现代珊瑚礁的地貌格局。后来不同时期珊瑚礁是在此时期形成的礁塘或礁坑等低洼地中形成，并存鹿同头半岛两侧向外发展，现代珊瑚礁则发育于全新世珊瑚礁的外礁坪或礁前斜坡带。     

海洋酸化及其对海洋生态系统的影响

海洋酸化是21世纪人类面临的重大环境问题,酸化将对钙化生物造成非常严重的损害,给海洋生态系统带来目前还无法准确评估的影响。海洋酸化是人类强烈干预地球系统背景下的自然过程,是与全球变暖相关的重大全球性环境问题,对人类赖以生存的海洋生态系统的维系和持续利用有着及其深刻的影响。美国、欧盟以及英国等发达国家均在近期加强了对海洋酸化问题的研究,启动多项相关计划。扼要综述了最近10年来海洋酸化对海洋生态系统影响的若干进展。     

海南岛鹿回头造礁珊瑚的14C年代及珊瑚礁的发育演化

通过2002年7月沿鹿回头珊瑚礁坪断面方向,在原生滨珊瑚(Porites)礁表面进行系统采样,并进行C测年和年代校正,初步划分出全新世以来珊瑚礁演化的5个阶段珊瑚礁繁盛期(7 300-6000cal.aBP)、珊瑚礁发育停滞期Ⅰ(6 000-4 800cal.aBP)、珊瑚礁发展期(4 800-3000 cal.aBP)、珊瑚礁发育停滞期Ⅱ(3 000-1000 cal.aBP)和现代珊瑚礁发育期(1 000cal.aBP以来).鹿回头珊瑚礁在7 300-000cal.aBP处于发育的繁盛期,己基本上形成了现代珊瑚礁的地貌格局.后来不同时期珊瑚礁是在此时期形成的礁塘或礁坑等低洼地中形成,并在鹿回头半岛两侧向外发展,现代珊瑚礁则发育于全新世珊瑚礁的外礁坪或礁前斜坡带.     

热带海洋环境研究的新代用指标——造礁珊瑚14C记录

造礁珊瑚具有独特的生物学和生态学特性 ,珊瑚骨骼生长带详细记录了珊瑚生长的历史和环境变化信息 ,具有高精度、高分辨率的特点 ,是研究热带海洋环境的重要信息载体。造礁珊瑚及其环境记录已成为国际上最重要和最活跃的研究前沿之一 ,多个国际研究计划都提出利用珊瑚高分辨率的代用指标进行热带海洋气候、环境变化历史的重建研究［１～３］。近年来 ,随着物理、化学等分析测试技术的发展 ,珊瑚环境代用指标的研究获得了重大突破 ,其中以热带海洋表层海水温度 (ＳＳＴ )的研究最为广泛 ［３，４］,已经建立了分辨率可达年、月甚至周尺度的珊…     

海洋酸化、暖化对两种鹿角珊瑚幼虫附着及幼体存活的影响

大气CO₂浓度持续升高导致海洋酸化和暖化影响着造礁石珊瑚和珊瑚礁生态系统。为探明造礁石珊瑚早期生活史对海洋酸化和暖化的生理学响应,本文研究了温度(约28℃,约30℃)和pCO₂(约570μatm,约1 300μatm)以及两者协同作用对简单鹿角珊瑚(Acropora austera)和中间鹿角珊瑚(A. intermedia)早期生活史的影响。实验结果表明,升温(+约2.5℃)和酸化(约1 300μatm)对两种鹿角珊瑚幼虫的附着率和死亡率均无显著影响。酸化显著降低了简单鹿角珊瑚幼体存活率(25.87%),但并不显著影响中间鹿角珊瑚幼体的存活率;升温对两种鹿角珊瑚幼体存活率无显著影响。升温(+约2.5℃)、酸化(约1 300μatm)对简单、中间鹿角珊瑚幼虫的存活和附着过程的影响较小,但是酸化对简单鹿角珊瑚幼体存活的影响高于暖化。本文结果表明,珊瑚补充过程对海洋酸化和暖化的响应可能具有种类特异性,气候变化将逐渐改变造礁石珊瑚的群落结构。     

珊瑚共生虫黄藻密度的季节变化及其与珊瑚白化的关系——以大亚湾石珊瑚为例

定量分析了2006年6月、2007年8月和2008年2月采自南海北部大亚湾海域的共8科、13属、23种170个石珊瑚样品的共生虫黄藻密度,探讨了石珊瑚共生虫黄藻密度的季节变化及其与珊瑚白化的关系.结果显示,所有珊瑚种属的共生虫黄藻密度都显示出明显的季节性波动,总体上夏季低、冬季高(约为夏季的2倍),是海表水温和太阳辐射协同作用的结果.夏季大规模的珊瑚白化(热白化)可能是珊瑚共生虫黄藻密度逐渐降低(排出)到一定阈值的外观表征,而非突发的生态现象;冬季珊瑚白化(冷白化)则可能是极端低温直接致珊瑚死亡,进而快速排出虫黄藻的突发现象;高共生虫黄藻密度对冬季低温乃至极端低温条件下的珊瑚生存起到一定的保护作用.     

绿潮藻浒苔光合固碳与防治海水酸化的作用Ⅰ.光合固碳与海水pH值提高速率研究

以黄海绿潮暴发的主要漂浮种类浒苔 (Ulva prolifera)为材料,在实验室条件下研究了浒苔光合参数、固碳速率及提升海水pH的作用,结果表明:浒苔光合作用半饱和常数K_m为0.25 mmol/dm3,光合作用饱和时海水溶解无机碳(DIC)浓度也只需1.2 mmol/dm3,为正常海水DIC浓度(2.4 mmol/dm3)一半,故黄海绿潮暴发时藻体可以一直保持光合作用饱和与旺盛生长状态。水生条件下浒苔藻体主要吸收海水中的DIC,0.5 g/dm3培养密度下,1个光周期内净光合固碳速率为10.92 mg /(g·d)(鲜重)。连续培养5 d,0.5,1.0和2.5 g/dm3培养密度组的DIC浓度从22 mg/dm3分别降为4.85,2.62和0.66 mg/dm3,表明DIC去除率随藻体培养密度提高而增强,分别可达77.78%,88.00%,96.98%;藻体吸收海水中无机碳的同时可使海水pH升高,0.5 g/dm3培养密度下,1个光周期内净提升pH速率高达0.96/(dm3·g·d)。连续培养5 d,0.5,1.0和2.5 g/dm3培养密度组第1天其pH分别可达到9.1,9.2和9.7,表明藻体密度越高pH提升越快,而且第5天pH均可稳定在9.9左右。浒苔暴露在空气中可直接吸收空气中CO₂,1个光周期内其光合固碳速率约为46.14 mg/(g·d),而在海水中的光合固碳速率为10.92 mg/(g·d),可见浒苔在空气中的光合固碳速率是水中的4.23倍。水生和气生时单位质量藻体的固碳效率因藻体间相互遮蔽而下降。结果可为今后黄海绿潮暴发机制及CO₂减排和防止海洋酸化作用的评估提供技术支撑。     

海洋酸化对马氏珠母贝受精及早期发育的影响

自2010年7月1日至3日,在pH值为8.1、7.7和7.4条件下研究了海洋酸化对马氏珠母贝(Pinctada martensii Dunker)受精及早期发育的影响。结果显示,海洋酸化对不同pH值下马氏珠母贝的受精率无显著影响。pH8.1、pH 7.7和pH 7.4试验组幼虫的壳长、壳高的值逐渐增大,pH 8.1组幼虫的壳长、壳高的值大于同期其他两组的值,且在实验的第24、36、48小时与其他两组同期幼虫的壳长、壳高的值差异显著,这表明海洋酸化显著影响马氏珠母贝幼虫的生长。实验期间,pH 8.1试验组幼虫的存活率和畸形率没有显著变化,而pH 7.7和pH 7.4组幼虫的存活率显著低于pH 8.1组。pH 7.4组幼虫的畸形率显著高于同期pH 8.1和pH 7.7组幼虫的畸形率,表明在海洋酸化的环境中幼虫的发育受到影响。本文将为海洋酸化的相关研究提供基础数据。     

Species‐specific photosynthetic responses of symbiotic zoanthids to thermal stress and ocean acidification

Increasing sea‐surface temperatures and ocean acidification (OA) are impacting physiologic processes in a variety of marine organisms. Many sea anemones, corals and jellies in the phylum Cnidaria form endosymbiotic relationships with Symbiodinium spp. (phylum Dinoflagellata) supply the hosts with fixed carbon from photosynthesis. Much work has focused on the generally negative effects of rising temperature and OA on calcification in Symbiodinium‐coral symbioses, but has not directly measured symbiont photosynthesis in hospite or fixed carbon translocation from symbiont to host. Symbiodinium species or types vary in their environmental tolerance and photosynthetic capacity; therefore, primary production in symbiotic associations can vary with symbiont type. However, symbiont type has not been identified in a large portion of Symbiodinium?cnidarian studies. Future climate conditions and OA may favor non‐calcifying, soft‐bodied cnidarians, including zoanthids. Here we show that two zoanthid species, Palythoa sp. and Zoanthus sp., harboring different symbiont types (C1 and A4), had very different responses to increased temperature and increased partial pressure of CO₂ (pCO₂), or dissolved CO₂, and low pH. Thermal stress did not affect carbon fixation or fixed carbon translocation in the Zoanthus sp./A4 association, and high pCO₂/low pH increased carbon fixation. In contrast, both thermal stress and high pCO₂/low pH greatly inhibited carbon fixation in the Palythoa sp./C1 association. However, the combined treatment of high temperature and high pCO₂ increased carbon fixation relative to the treatment of high temperature alone. Our observations support the growing body of evidence that demonstrates that the response of symbiotic cnidarians to thermal stress and OA must be considered on a host‐specific and symbiont‐specific basis. In addition, we show that the effects of increased temperature and pCO₂ on photosynthesis may change when these two stressors are combined. Understanding how carbon fixation and translocation varies among different host?symbiont combinations is critical to predicting which Symbiodinium associations may persist in warm, acidified oceans.     

Biogeographic variability in the physiological response of the cold‐water coral Lophelia pertusa to ocean acidification

While ocean acidification is a global issue, the severity of ecosystem effects is likely to vary considerably at regional scales. The lack of understanding of how biogeographically separated populations will respond to acidification hampers our ability to predict the future of vital ecosystems. Cold‐water corals are important drivers of biodiversity in ocean basins across the world and are considered one of the most vulnerable ecosystems to ocean acidification. We tested the short‐term physiological response of the cold‐water coral Lophelia pertusa to three pH treatments (pH = 7.9, 7.75 and 7.6) for Gulf of Mexico (USA) and Tisler Reef (Norway) populations, and found that reductions in seawater pH elicited contrasting responses. Gulf of Mexico corals exhibited reductions in net calcification, respiration and prey capture rates with decreasing pH. In contrast, Tisler Reef corals showed only slight reductions in net calcification rates under decreased pH conditions while significantly elevating respiration and capture rates. These differences are likely the result of environmental differences (depth, pH, food supply) between the two regions, invoking the potential for local adaptation or acclimatization to alter their response to global change. However, it is also possible that variations in the methodology used in the experiments contributed to the observed differences. Regardless, these results provide insights into the resilience of L. pertusa to ocean acidification as well as the potential influence of regional differences on the viability of species in future oceans.     

海洋酸化对浮游植物生理生态影响的研究进展

当前全球气候变化下的上层海洋变暖与酸化对以浮游植物为主的海洋生态系产生了重大影响,理解此背景下的海洋浮游植物生理生态响应,对我们理解和抑制全球气候变化具有重要意义。在全球大气二氧化碳分压(p CO2)升高情景下,浮游植物通过光合作用、微生物循环等过程,通过不同功能群对海洋生源要素循环模式的改变,进而影响区域及全球海洋的生物地球化学循环。研究全球浮游植物对海洋酸化生理生态的响应使得我们对生物地球化学系统的认识更加全面、系统。     

海洋酸化和低氧及其节律性变化对海蜇碟状幼体的影响

人类生产活动引起的全球气候变化加剧作为重要的环境问题,海洋中pCO₂和溶解氧的失衡及富营养化加剧了许多沿海生态系统的酸化和低氧现象。海蜇(Rhopilema esculentum)为我国重要的渔业资源之一,具有食用价值及潜在药用价值。本研究评估了海蜇碟状幼体在海洋酸化和低氧及其昼夜节律变化胁迫下的生理响应:碟状幼体暴露于两个pH水平(酸化pH 7.6,正常pH 8.1)和两个溶解氧水平(低氧2mg·L^–1,常氧7mg·L^–1)维持7d,胁迫因素维持恒定或昼夜节律性变化,测定其伞部直径、收缩频率及酸碱平衡、免疫和抗氧化相关酶活力。研究表明,海洋酸化和低氧在不同程度上影响海蜇碟状幼体的生理代谢和生长发育,且酸化和低氧之间表现出部分拮抗作用,昼夜波动的暴露模式对海蜇碟状幼体的损伤程度大于恒定的暴露模式。     

海洋酸化对海水青鳉胚胎骨骼发育的影响

本文在实验室模拟近期海洋酸化水平,对海洋酸化对海水青鳉鱼(Oryzia melastigma)胚胎骨骼发育的影响进行了初步研究。实验中,通过往实验水体中充入一定浓度CO2气体酸化海水。对照组CO2分压为450×10-6,两个处理组CO2浓度分别为1 160×10-6和1 783×10-6,对应的水体pH值分别为8.14,7.85和7.67。将海水青鳉鱼受精卵放入实验水体中至仔鱼孵化出膜,对初孵仔鱼经骨骼染色、显微拍照,挑取了仔鱼头部、躯干及尾部骨骼染色清晰的28个骨骼参数的长度进行了显微软件测量及数据统计分析。结果发现,酸化处理对实验鱼所测量的骨骼长度影响均不显著。因此推测,未来100~200年间海洋酸化对海水青鳉鱼的胚胎及初孵仔鱼的骨骼发育没有显著影响。