近岸海域光合色素的生物标志作用研究Ⅰ.台湾海峡特征光合色素的分布及其对浮游植物类群结构的指示

１引言 由于高效液相色谱法（ＨＰＬＣ）的建立,利用光合色素,尤其是类胡萝卜素作为区分浮游植物类群的指示物,成为更方便和有效的化学分类法［１,２］．原因是色素能够很好地进行定量,可涵盖浮游植物的全部粒级范围;而且,适用于大批量样品的分析,甚至可实现现场的船上测定．海洋浮游植物光合色素的研究,比较多地集中在开放大洋,多为利用类胡萝卜素表征浮游植物的类群结构［３－５］;或以光合色素及其降解产物作为浮游植物参与的生物地球化学过程的生物标志物［６－８］．相比较而言,在近岸、陆架海域开展的此类研究较少,且多…     

夏季南海浮游植物光合固碳对不同波长阳光紫外辐射的响应

阳光紫外(UV)辐射影响浮游植物光合固碳,且不同波长UV辐射的生理效应不一.本文以夏季南海近岸海域浮游植物为研究对象,采用生物加权函数(Biological weighting function,BWF,亦被称为UV辐射作用光谱)的研究方法,探讨了不同波长UV辐射对浮游植物群落光合固碳的作用.结果表明,在只有可见光情况...     

胶州湾冬季浮游植物光合作用特征原位研究

目前关于中国近海浮游植物光合作用特征的研究较少,尤其是海洋浮游藻类冬季光合生理生态方面的研究少见报道。本实验利用浮游植物荧光仪Phyto-PAM测量了胶州湾浮游植物最大光化学量子产量、快速光曲线、光化学淬灭以及非光化学淬灭,通过显微镜镜检获得浮游植物群落结构组成与丰度结果,结合相应的环境因子,对胶州湾冬季浮游植物进行了原位光合作用特征研究。结果表明:调查期间胶州湾浮游植物具有较高的光合活性与潜力,最大光化学量子产量保持在0.69左右,光能利用效率大部分处于0.2—0.3之间,快速光曲线十分典型,当光强超过1000μmol/(s·m2)后依然能保持较好的光合活性,光化学淬灭值较高;当光强超过1500μmol/(s·m2)后,相对电子传递速率开始下降,实际光量子收益达到最低,非光化学淬灭升高,此时海洋浮游植物将光合机构吸收的过量光能以热能的形式耗散掉,有效地保护了胶州湾浮游植物的光合器官不因高光强的照射而受到损伤。冬季大部分时期胶州湾浮游植物丰度极低,但是湾内浮游植物具有较强的光合活性,加上相对稳定的水文、生物等环境以及较丰富的营养盐和相对有利的营养盐结构,是推动冬季浮游植物高峰期出现的关键生理生态因素。     

海洋浮游植物硝酸还原酶研究进展

硝酸还原酶(NR;EC1.6.6.1)是存在于包括浮游植物在内的光合自养生物体内的一种诱导酶[1]。作为浮游植物吸收同化硝酸盐过程中的第一种酶,它既是硝酸盐吸收过程中涉及到的主要的酶,也是硝酸盐新陈代谢过程中的主要调节酶[2,3]。该酶主要以NADH(nicotinamide adenine dinucleotid     

海水中铁的测定方法

铁在地壳中的丰度为5.6% [1],但是在海水中的浓度却很低 ,特别是大洋中只有0.05～2nmol/L [2]。在整个海水体系的生物地球化学过程中 ,铁是一种举足轻重的元素。特别是对浮游植物 ,铁的重要性远远超过了其它微量元素 ,在植物的光合作用、电子呼吸链、氮的还原、叶绿素合成等方面有重要作用[3]。在类似南大洋[2]和赤道太平洋[4]的海域 ,同其中的主要营养盐 (氮、磷、硅 )的高浓度相比 ,其浮游植物的生物量却很低。近年来的研究表明这些区域的生物量是由铁限制的[5]。赤道太平洋海域(IronEX)[4]和极地南大洋(SORIREE)[6]的表层海水施铁实…     

大洋"生物泵"--海洋浮游植物生物标志物

海洋浮游植物承担着目前地球上光合作用的一半任务,对大气CO2浓度和全球碳循环有重要的调控作用。从“铁假说”到“硅假说”,反映了大洋“生物泵”尤其是海洋中的不同浮游植物群对过去气候变化的响应和反馈。根据不同浮游植物产生的特定生物标志物可以定量再造海洋浮游植物群落组成,如岩藻黄素、CO2甾醇主要来自硅藻;而19’-己酰氧基岩藻黄素、C37—C39烯酮主要来自定鞭藻中的颗石藻。许多研究已成功利用现代环境中的色素和古代沉积物中的类脂物质,恢复水体中不同浮游植物的生物量和群落组成。虽然目前海洋浮游植物与生物标志物之间的关系还有待完善,但与其他方法相比仍不失为一种快速、有效的方法,在未来的海洋环境检测和古气候研究领域有重要的应用前景。     

大亚湾浮游植物光合作用特征

利用Phyto-PAM测量大亚湾浮游植物的光合作用能力、非化学淬灭并建立快速光曲线,同时研究浮游植物群落结构、组成、丰度和相应的环境因素,分析光合作用特征与浮游植物生长和分布的耦合关系。本次调查期间大亚湾浮游植物以集群化硅藻为优势物种,各站位最大光量子收益达到0.72。大亚湾浮游植物适应高光强,当光照达到1000μE/(m2.s)时电子传递速率逐渐达到饱和;光照达到1500μE/(m2.s)浮游植物依然可进行光合作用,叶黄素循环保护光合器官使其免受高光强损伤;当光照达到1700μE/(m2.s)时,光合器官可能受到损伤,此时电子传递速率下降,实际光量子收益接近于0。集群化硅藻能够耐受较广的光照范围及其活跃的光合特征有利于它们在全球海区的广泛分布。     

海洋初级生产光动力学及产品结构

运用14C同位素示踪方法现场研究了胶州湾四个季节浮游植物自然种群初级生产的光动力学特征和光合产品中颗粒有机碳(PPOC)和溶解有机碳(PDOC)的比例。结果表明,在冬、春季,网采浮游植物(Netphytoplankton,简记为Net-)和毫微型浮游植物(Nanophytoplankton,简记为Nano-)具有相对较小的光合半饱和常数(K_I),而在夏、秋季,微微型浮游植物(Picophytoplankton,简记为Pico-)具有更小的K_I.14C理论最大光合速率(P_m),在任何季节都是:Pico- >Nano- >Net-.P_m/K_I的季节变化为夏季>秋季>春季>冬季,表明光合效率具有同样的季节变化顺序。P_m/K_I在不同粒级类群间的顺序为Pico- >Nano- >Net-,可见,浮游植物细胞越小,对光能的竞争力越强。光合过程中PDOC的释放主要受光控制,太强和太弱的光均会使光合产品中PDOC的比例升高,但除光抑制情况之外,PDOC的绝对释放量随光强增加而增加。     

光合色素标记法测定不同类群浮游植物的光合速率和生长速率

尝试利用放射性同位素14C示踪方法测定浮游植物不同类群的光合速率和生长速率,并通过实验室和现场海域的培养实验来初步评估该技术的可行性.通过高效液相色谱法分离光合色素,手动收集并测定各对应光合色素峰的放射性活度,依据Redalje-Laws法并结合类胡萝卜素标记法计算出各大类群浮游植物的光合速率和生长速率.实验结果表明,在实验室纯种培养的4株藻光合速率范围为347.73~678.98 mg/（dm3.d）,最高的为绿藻的小球藻,最低的为定鞭金藻的球石藻.其生长速率范围为0.12~0.24 d-1,最高的为球石藻,最低的为小球藻.在现场海域各类群的光合速率相对较低,变化范围为0.63~68.78 mg/（dm3.d）,生长速率在0.07~1.68 d-1之间.本研究首次在我国海域通过现场原位测定得到不同类群浮游植物的光合速率和生长速率.但在测定过程中存在的样品含量和放射活度较低等问题还有待于进一步解决.     

营养盐限制的唯一性因子探究

１营养盐限制因子的热点海洋中的几种元素 ,最引人关注的营养盐Ｎ ,Ｐ ,Ｓｉ和Ｆｅ对浮游植物生长是非常重要的 ,就象陆地上给植物施肥一样 ,营养盐限制浮游植物光合作用 ,在一些海域加了Ｎ ,Ｐ ,Ｓｉ,Ｆｅ,浮游植物生长就会旺盛、迅速。因此 ,这些营养盐对海域中浮游植物的生长起着重要的限制作用。营养盐Ｎ ,Ｐ ,Ｓｉ,Ｆｅ从海上的大气层、海底的上升流以及从陆地的河流中提供 ,从而决定了在海洋表面新的有机物质生产的速率 ［８］。这样 ,希望减少大气的ＣＯ ２,促进浮游植物的生长。增加限制营养盐的更大有用性是提高了海洋表面的初级生…     

渤、黄海生态环境模拟的参数敏感度空间差异分析

随着海洋生态系统模型的发展,生态变量增多,众多生物过程参数量值的确定成为制约生态环境模拟的瓶颈问题,生态系统结构区域性要求模型中的生态参数具有区域差异。为探究不同海区的关键参数及参数敏感度的空间差异,本研究在渤、黄海建立了ROMS-CoSiNE物理–生物耦合的高分辨率生态系统模型,并对13种生态参数的敏感度空间分布进行分析。结果表明:南黄海中部与渤海及近岸海域的敏感度差异较大。渤海敏感度最大的参数为决定光合速率的浮游植物P-I曲线初始斜率,其次为浮游动物捕食半饱和常数和浮游动物最大捕食率。而南黄海中部敏感度最大的参数为浮游动物最大捕食率,其次为浮游植物死亡率和浮游植物P-I曲线初始斜率。结合敏感度分布及浮游植物生物量收支得出,渤海水体透明度较南黄海偏低、浮游植物生长光限制较强,是引起浮游植物P-I曲线初始斜率敏感度在渤海高于黄海的主要原因。浮游动物最大捕食率及浮游植物死亡率的敏感度空间差异,受渤、黄海浮游植物生物量差异的影响,与生态系统中的高度非线性特征有关。     

海洋浮游植物metacaspase蛋白酶研究进展

Metacasapase蛋白酶在植物生长发育及适应逆境胁迫方面发挥着重要的调控作用。近年来发现,在逆境胁迫诱导海洋浮游植物细胞程序性死亡(PCD)的过程中,metacaspase蛋白酶执行类似于其在高等植物中的功能,但它们的结构与生化特性等却有别于高等植物metacaspases。在对比分析metacaspases及其家族成员的基础上,本文总结了近年来海洋浮游植物metacaspase蛋白酶的相关研究成果,分别对其结构、生化特性、底物及功能等进行了阐述,旨在为深入研究其调控网络途径及作用机制提供参考。     

海洋蓝藻固氮基因

氮是海洋浮游植物必需的大量元素,又是海洋浮游植物生长的主要限制因子之一,研究氮元素的补充机制对了解海洋生态系统有重要意义。海区氮营养盐的补充主要通过新生氮实现,其主要补充机制为径流输入、大气干湿沉降、水体混合、上升流及生物固氮作用。生物固氮是指固氮生物将大气中的氮气还原成氨的过程,对地球上氮循环和氮平衡具有不可替代的作用。海洋生物固氮作用是维持海洋初级生产力和新生产力的一个重要生态反应。海洋中固氮生物种类较多,主要包括固氮蓝藻、异养细菌和光合细菌。     

地球生态系统的营养盐硅补充机制

通过海洋生态系统的结构和功能以及海洋生态系统对大气生态系统和陆地生态系统的影响,根据营养盐硅对浮游植物生长的影响过程和浮游植物的生理特征以及其集群结构的改变特点的研究结果,综合分析了硅的生物地球化学过程,探讨了人类对生态环境的影响和生态环境变化对地球生态系统的影响。提出了地球生态系统的营养盐硅的补充机制:近岸的洪水、大气的沙尘暴和海底的沉积物向缺硅的水体输入大量的硅,即由陆地、大气、海底3种途径将硅输入海水水体中,满足浮游植物的生长的需要,保持海洋中浮游植物生长的动态平衡,促进海洋生态系统的可持续发展。     

营养盐对浮游植物生长的上行效应的研究方法

浮游植物是海洋食物链的第一个环节 ,它们通过光和作用将无机物转化为有机物 ,为海洋中的一切生命活动提供物质和能量来源。在海洋生态系统的研究中 ,与浮游植物有关的一些生态过程及其动力学研究 ,正越来越受到人们的重视。浮游植物的生长受到营养盐的调控 :在一定的浓度范围内 ,营养盐对浮游植物有正的作用 ,但如果营养盐浓度过低 ,则会对浮游植物的生长产生限制性作用 ;同样 ,如果浓度过高 ,则会产生富营养作用 ,严重时 ,还会导致赤潮的发生。１研究方法１．１评估营养盐对浮游植物限制作用的方法营养盐对浮游植物的控制和调节作用统称为…     

基于2002-2018年MODIS数据的黄海叶绿素a时空变化研究

浮游植物作为食物链的基础,对海洋生态系统具有重要影响。黄海作为我国重要的渔场,渔业资源面临枯竭的危险,因此对该区浮游植物进行研究具有重要意义。叶绿素a浓度是反映浮游植物生物量的重要指标。利用谷歌地球引擎平台对2002-2018年的MODIS Aqua叶绿素a浓度数据进行处理,并研究其时空分布与变化特征,然后结合区域气候、水文与地理特征以及海洋表面温度、风速、盐度、光合有效辐射和混合层厚度数据分析了其分布与变化的原因。研究发现:受陆源营养物质输入、近岸上升流以及黄海中央冷水团影响,叶绿素a浓度分布呈现由近岸向黄海中部递减特征;在季风、气候、水文的控制下,受风速、海洋表面温度、光合有效辐射、中央冷水团的影响,叶绿素a浓度的最大值出现在4月份,而最小值出现在6、7月份;受苏北沿岸海域海水污染和水体富营养化影响,沿岸海域盐度明显增加,海州湾叶绿素a浓度增速较大;影响黄海叶绿素a浓度变化的环境因子较复杂,除了部分月份存在显著的相关影响因子外,在全年和各季中不存在主导影响因子。     

海洋超微型浮游植物多样性研究方法进展

海洋超微型浮游植物 (Ｕｌｔｒａｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ)是一类粒径微小 (＜５～１０μｍ)的光能自养型浮游生物 ,它包括所有的微微型浮游植物 (Ｐｉｃｏｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ，０．２～２ μｍ)和部分微型浮游植物 (Ｎａｎｏｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ，２～２０μｍ) ;由原核浮游植物及真核浮游植物组成。微微型原核浮游植物主要是单细胞的蓝细菌 (藻 ) (聚球藻Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ)和原绿球藻Ｐｒｏｃｈｌｏｒｏｃｏｃｃｕｓ。海洋超微型光合真核生物主要包括定鞭藻类、金藻类、隐藻类和绿藻类等。现有的研究结果表明…     

近海生态系统动力学研究中浮游植物采样及分析策略

从理论上对于海洋游植物生态系统动力学中的监测与调查方法进行初步探讨。对浮游植物的采样站位的时空选择、采样方式、样品分析、数据同化和数据库形成等方面进行了讨论。建议在最小化、完整化和标准化的原则下进行近海浮游植物生态系统动力学的策略分析及采样设计，为更好地进行中国海域浮游植物的调查和监测提供理论依据。     

枯水期钦州湾浮游植物群落结构组成与分布特征

应用浮游植物特征光合色素的分析方法,研究了2011年枯水期钦州湾浮游植物的结构组成与分布特征。结果表明:枯水期含量较高的浮游植物光合色素按含量高低依次为叶绿素a、岩藻黄素、叶绿素b、青绿素和多甲藻素,其他特征光合色素的含量很低。经CHEMTAX对光合色素转化计算,枯水期普遍检出的浮游植物类群为硅藻、青绿藻和甲藻,是枯水期浮游植物的优势类群,其生物量的平均值(±标准差)分别为(2.36±2.38)μg/L、(0.87±0.53)μg/L、(0.13±0.14)μg/L,变化范围为0.18~7.45μg/L、0.10~1.80μg/L和0.02~0.60μg/L。硅藻、青绿藻和甲藻占枯水期浮游植物生物量比例的平均值(±标准差)分别为59%±21%、30%±16%、6%±4%,占比变化范围为29%~96%、1%~53%和0.4%~14%,其他藻类所占比例很低。河口和外湾靠外海域两个区域以硅藻为优势类群,内湾及外湾近岸硅藻和青绿藻共同为优势类群。河流营养盐输入量和比例的不同决定了钦州湾河口海区浮游植物群落结构的差异,大面积贝类养殖导致了内湾至外湾近岸海区硅藻比例的降低,而外湾水温的增加引起暖水性硅藻大量增长成为优势类群,在温度进一步增加和营养盐持续输入等条件下存在会发生硅藻赤潮的风险。     

长江口附近氮的地球化学 Ⅱ.长江口附近海水中的亚硝酸盐及氨

海水中的NO_2—N,是NH_4~ 氧化成为NO_3~-的中间形态,是氧化还原态的指标。而NH_4—N则是有机N分解的第一个无机产物。NO_2~-及NH_4~ 如同NO_3~-一样,可直接被浮游植物同化。大陆迳流及大气降水常带来大量的NH_4~ 。当浮游植物茂盛时,浮游植物与NH_4~ 构成了直接循环,从而更显示了它在氮循环及营养基础中的重要意义。 本文研究了长江口附近渔场区海水中的NO_2—N及NH_4—N的地球化学特征。