黄海微微型浮游植物对灰霾颗粒添加以及光照变化的响应

本研究于2020年夏、秋两季,在黄海的三个站位开展了船基受控培养实验,研究了灰霾颗粒添加和光照变化(相较于海面约40%、68%和82%的光衰减)对微微型浮游植物生长、群落演替及碳生物量和叶绿素a(Chl a)比值的影响。结果表明,微微型浮游植物均表现出对总Chl a相当甚至主导的贡献能力,且所有培养站位初始海水中微微型浮游植物优势类群均为微微型真核浮游植物和聚球藻。在黄海中部和北部的贫营养海域,灰霾颗粒添加提供的氮能够促进微微型浮游植物的Chl a(Chl a_pico)浓度、微微型真核浮游植物和聚球藻细胞丰度的增加,但光照变化的影响不显著。然而,微微型浮游植物碳生物量(C_pico)和Chl a_pico比值(C_pico/Chl a_pico)随着灰霾颗粒的添加和光照强度的衰减呈降低趋势,这与浮游植物的光合色素合成水平密切相关。在近岸富营养海域,培养实验期间海面的光照强度较低,且由于海域水体浑浊,光照强度是影响微微型浮游植物生长和C_pico/Chl a_...     

基于围隔实验的沙尘添加对西北太平洋寡营养海区小型浮游植物群落结构的影响

为研究沙尘沉降入海对寡营养海区小型浮游植物(20~200μm)群落结构的影响,于2014年4月在西北太平洋寡营养盐海区进行了沙尘添加的现场船基围隔培养实验。结果表明,沙尘添加改变了原始海水的营养盐结构,在培养的过程中NO_3~-,NO_2~-以及SiO_3~(2-)营养盐的含量呈现下降趋势,PO_4~(3-)营养盐的含量呈现上升趋势。沙尘的添加导致小型浮游植物种类数减少了26%(对照组38种,沙尘组28种),且改变了优势种组成,细胞丰度由1 998cells/L增加至3 523cells/L。优势种由笔尖形根管藻(Rhizosolenia styliformis)(丰度233cells/L,占总丰度14.3%)、羽纹藻(Pinnulariaspp.)(丰度135cells/L,占总丰度8.3%)以及伯氏根管藻(Rhizosolenia bergonii)(丰度120cells/L,占总丰度7.4%)等演替为菱形藻(Nitzschiaspp.)(丰度2 835cells/L,占总丰度80.6%)和羽纹藻(丰度240cells/L,占总丰度6.8%)。沙尘添加促进了硅藻的生长,而甲藻的生长受到抑制,丰度明显下降。相对于对照组,沙尘组硅藻丰度增加了115.4%(对照组丰度由903cells/L增至1 568cells/L,沙尘组增至3 378cells/L),甲藻丰度减少了66.3%(对照组丰度由242cells/L增至430cells/L,沙尘组减至145cells/L)。研究显示,沙尘输入为西北太平洋寡营养海区小型浮游植物的生长贡献了营养盐等物质,不同浮游植物对沙尘添加后的响应不同,从而改变了小型浮游植物的群落结构。研究结果可为深入探讨沙尘对寡营养盐海区浮游植物群落结构和功能的影响提供参考依据。     

南海东北部叶绿素a浓度对台风“风泵”和黑潮共同作用的响应

南海东北部是寡营养海域,夏季浮游植物叶绿素浓度较低,热带气旋“风泵”效应带来的上层海洋扰动可能引起表层浮游植物的显著增长。以往的研究通常关注热带气旋风应力和海洋中尺度涡对上层海洋浮游植物的影响,本文利用航次CTD、实测叶绿素a浓度、Argo温盐剖面和遥感数据,探讨了台风“风泵”和黑潮共同作用下真光层内浮游植物的变化特征及其成因。结果表明,2015年台风“莲花”过境1周后产生向吕宋海峡西北侧南海海域(A区)入侵的黑潮流套,该入侵的黑潮流套使台风前原有的气旋涡消失,抑制了台风产生的上升流对表层(0～40 m)营养盐供给,使次表层(60～90 m)营养盐富集,进而抑制了表层的叶绿素a增长,促进了次表层叶绿素a的增长;吕宋海峡西侧南海海域(B区)表层的浮游植物叶绿素a浓度增加不仅是源于叶绿素最大层浮游植物的向上输运,更是由于浮游植物的繁殖增长;A区台风引起的流套式的黑潮入侵,促进了B区台风后气旋式流场的形成,产生的持续增强的气旋涡为B区表层叶绿素持续增长提供了充足的营养盐供给。     

东海、南黄海浮游植物粒级结构及环境影响因素分析

对粒径分级叶绿素a含量进行分析,探讨了南黄海和东海海域2000年秋季表层浮游植物的粒级结构特征及其环境影响因素.在整个调查海域范围内,叶绿素a平均含量为0.72 mg*m-3,各粒级浮游植物叶绿素a含量对叶绿素a总量的贡献有显著差异,小型(Microplankton,>20 μm)、微型(Nanoplankton,3～20 μm)和微微型(Picoplankton,0.45～3 μm)浮游植物的贡献率分别为31.2%,49.0%和19.8%.小型浮游植物主要分布在江苏沿岸和长江口附近;微型浮游植物在整个海域的分布较均匀,以浙江沿岸和南黄海东部为高值区;微微型浮游植物主要分布在南黄海中部和东海东南部.通过浮游植物粒径分级叶绿素a和环境因子的相关性分析,发现在调查海域营养盐与浮游植物叶绿素a的相关系数随着浮游植物粒径的增大而从负逐渐变正,说明高的营养盐含量区域较大粒径的浮游植物占有较大优势.依据浮游植物粒径分级叶绿素a和环境因子对调查站位进行的聚类分析结果和海域水团的分布以及卫星遥感图显示的水色差异之间有密切联系,聚类分析方法是研究浮游植物分布和环境因子之间关系的一种有效方法.     

2009年冬季南海北部浮游植物粒度分级生物量和初级生产力

2009年2月在南海北部海域现场观测粒度分级叶绿素a质量浓度和初级生产力(PP)的分布。结果表明,调查海域水柱平均叶绿素a质量浓度的变化范围为0.11～8.37 mg/m³,平均为(1.28±2.23) mg/m³,高值区出现在珠江口及近岸海域;初级生产力的范围为344.8～1 222.5 mgC/(m²·d),平均为(784.2±351.4) mgC/(m²·d),高值区位于近岸及陆架海域。浮游植物粒度分级测定结果表明,在生物量较高的近岸海域,叶绿素a的粒级结构以小型浮游植物占优势,其贡献率为40.9%,微型和微微型浮游植物对总叶绿素a的贡献率分别为34.6%和24.5%;而在生物量较低的陆坡和开阔海域,各粒级浮游植物对叶绿素a的贡献率由大到小依次为微微型浮游植物(78.9%),微型浮游植物(17.2%)和小型浮游植物(3.9%)。相关性分析结果表明,调查海域分级叶绿素a的区域化分布特征与洋流运动下营养盐的分布密切相关,同时叶绿素a又高度影响着此区域PP的分布。此外,我们将调查海域实测所得浮游植物最佳光合作用速率与采用垂向归一化初级生产力模型估算的数据进行对比,发现后者明显低于前者,这说明通过水温估算最佳光合作用速率的算法在冬季南海北部可能存在低估。     

沙尘传输路径和沉降量对南黄海叶绿素a浓度的影响

黄海是亚洲沙尘暴频繁侵袭的地区,沉降的沙尘可以为该海域的浮游植物提供营养盐,促进该海域浮游植物的生长,从而对该海域的初级生产力以及碳存储等产生影响。本文利用Himawari-8卫星遥感数据,结合WRF-Chem和HYSPLIT模式,研究了2018年3月20日～4月13日期间四次沙尘事件的传输过程及其对南黄海中心(SYC)海域叶绿素a浓度的影响。结果表明,研究期内沙尘气溶胶从蒙古戈壁经过不同的传输路径到达SYC海域,在沙尘沉降事件发生后的2～8 d,SYC海域的叶绿素a浓度出现了不同程度的增加,且其峰值均超过了藻华阈值(2.15 mg·m~(-3)),有些甚至高达11.6 mg·m~(-3)。相比传输路径,叶绿素a浓度的变化受沙尘沉降量的影响更大。多数情况下,在一次沙尘过程中,SYC海域的沙尘沉降量越多,叶绿素a浓度的增长幅度越大;单日沉降量越大,叶绿素a浓度变化的响应时间越短。     

2016年春季西太平洋M2海山浮游植物粒级结构与初级生产力研究

2016年3月对西太平洋马里亚纳区域M2海山浮游植物粒级结构和分粒级初级生产力进行了观测,同时结合温度、盐度和营养盐浓度,研究了M2海山的总叶绿素a浓度的分布规律,不同粒级浮游植物对总叶绿素a的贡献率及其与环境因子的关系,初级生产力结构和分布特征。结果表明：M2海山各水层叶绿素a浓度变化范围分别为0.004—0.304mg/m³,平均叶绿素a浓度为0.094mg/m³。微微型浮游植物在整个调查区域内为最优势类群,对总叶绿素a浓度的贡献率达到了85%,微型浮游植物和小型浮游植物的贡献率均较低,分别为10%和5%。M2海山的叶绿素a浓度最大层均在100m深度附近的次表层,其中西南部和东南部为叶绿素a浓度高值区。M2海山的平均初级生产力为71.31mgC/（m²·d）,初级生产力的主要贡献者为微型和微微型浮游植物,其中微型浮游植物贡献率达到了72%,微微型浮游植物贡献率为28%。M2海山的海山效应不明显,浅海山（<200m）可能对浮游植物的生长存在促进作用。     

西北太平洋副热带环流区秋季水体叶绿素a分布及粒级结构

2002年10～11月在15°00′～27°40′N,121°30′～131°00′E的吕宋岛、台湾岛和琉球群岛以东的西北太平洋副热带环流区设测站121个,观测了该区表层和水柱中的叶绿素a质量浓度分布和光合浮游生物粒级结构。结果表明,观测海区秋季叶绿素a的质量浓度较低,变化幅度较小,变幅范围为0.039～0.271μg/dm3。台湾岛至琉球群岛以东的北部测区平均叶绿素a质量浓度高于吕宋岛以东的南部测区。叶绿素a含量的垂直分布在真光层内随深度的增加而增大,在真光层以下却随深度增加而降低。表层水的光合浮游植物细胞丰度较低,并以小粒径的硅藻占优势,细胞丰度约为103个/dm3。粒度分级结果表明,Pico级份的光合浮游生物占绝对优势(86%),Nano级份次之(11%),大细胞的Net级份所占比例最小(3%),呈现出微微型光合浮游生物在寡营养海区居重要地位的状况。     

东、黄海典型海区分粒级浮游植物叶绿素a的周日波动及影响因子

本文分析了东、黄海典型海区3个测站在2000~2003年间4个航次的叶绿素a周日变动特征,结果表明由于地理环境、水文特征以及季节差异,各海区叶绿素a表现出各自不同的变动特点.在东海陆架区,日变化上表层各粒级主要以半日周期为主,受黑潮入侵程度不同而略有变化;长江口由于受到潮汐的影响,各粒级的日变化同潮汐的涨落相对应,主要为半日周期;黄海中部海区叶绿素a尤其是NANO级浮游植物在周日变化上以全日周期为主,受黄海冷水团强弱不同而不同.本文进一步应用渐近回归初步分析了多种环境因子对叶绿素a周日变化的影响.     

2014年冬季热带西太平洋雅浦Y3海山浮游植物叶绿素a浓度及粒级结构

2014年冬季对西太平洋雅浦区Y3海山及其邻近大洋海域不同粒径浮游植物叶绿素a浓度进行了现场观测,同时结合温度、盐度、营养盐数据,分析了Y3海山区总叶绿素a浓度分布情况,不同粒级浮游植物对总叶绿素a浓度的贡献率及其与环境因子的关系,并与热带西太平洋大洋区(DY断面)进行了比较。结果表明:Y3海山A、B断面与DY断面水体平均叶绿素a浓度相差不大,分别为0.057、0.054和0.051mg/m3,A、B和DY三个断面各水层(0、30、75、100、150和200m)叶绿素a浓度变化范围分别为0.009—0.205、0.005—0.236和0.007—0.229mg/m3。不同粒级浮游植物的叶绿素a占总叶绿素a的比例从大到小依次为微微型浮游植物、微型浮游植物和小型浮游植物,三者在各断面的比例分别为A断面:59.97%,25.39%,14.64%;B断面:50.87%,30.70%,18.43%;DY断面:55.87%,29.87%,14.26%。微微型浮游植物在整个调查区域为优势类群,在A、B和DY三个断面的平均浓度分别为0.025、0.026和0.029mg/m3。各站位均有次表层叶绿素a浓度最高值现象,其中Y3海山区西南部和东南部为叶绿素a浓度高值区。洋流、温度和营养盐均对叶绿素a浓度分布有一定的影响。本研究发现海山经典假说不适用于2014年冬季的Y3海山区。     

西太平洋海域现场培养实验中挥发性卤代烃浓度的变化及其影响因素

CH₃I、CHCl₃、C₂HCl₃和CH₂Br₂是挥发性卤代烃4种重要成分,对大气化学产生重要影响。于2018年10月在西太平洋进行船基现场培养实验,研究微量元素Fe (50 nmol/L)、酸化(pH=7.9)、酸化(pH=7.9)和微量元素Fe (50 nmol/L)耦合作用、微量元素Fe (50 nmol/L)和N/P (16∶1)耦合作用及沙尘(4 mg/L)对浮游植物释放CH₃I、CHCl₃、C₂HCl₃和CH₂Br₂含量的影响。结果表明,与对照组相比,实验组CH₃I、C₂HCl₃和CH₂Br₂的释放均被不同程度抑制;CHCl₃的释放除添加沙尘时表现抑制作用外,其他条件下均为促进作用;实验组培养周期内叶绿素a浓度较高,而营养盐浓度变化规律不明显。总的来说,酸化和微量元素Fe可能是影响浮游植物释放挥发性卤代烃的重要限制因素,沙尘对促进浮游植物生长繁殖的影响更为显著。     

春季海州湾临洪河口浮游植物粒级结构及环境因素

2017年4月作者对海州湾临洪河口海域16个站位的常规理化因子以及浮游植物粒级结构进行了采样和分析,结果表明:调查海域盐度和温度均值分别为35.2和11.2℃,均由近岸到外海逐渐增大;悬浮物质量浓度在3.4 mg/L～137.6 mg/L变化,均值为22.8 mg/L,由近岸到外海逐渐减少,水体逐渐清澈; pH均值为8.29,近岸低,外海高; DO均值为9.8 mg/L, COD在0.34 mg/L～6.55 mg/L变化,均值为3.42mg/L,DO和COD分布规律不明显;浮游植物粒级组成以微型与小型浮游植物为主,其叶绿素a质量浓度平均值与范围分别为1.48μg/L(0.68μg/L～3.13μg/L)、9.14μg/L(2.69μg/L～25.50μg/L),且呈现自沿岸河口向外海逐渐递减的趋势;而微微型浮游植物叶绿素a质量浓度平均值仅为0.27μg/L,且分布较不规律;小型浮游植物对浮游植物总生物量的贡献率最大,高达83.89%,微型及微微型浮游植物的贡献率分别为13.60%和2.52%;在相关性分析中,各项环境因子对小型浮游植物的分布有较大的影响,其中悬浮物、pH与小型浮游植物叶绿素a浓度表现出显著相关(P0.05),溶解氧、盐度与小型浮游植物叶绿素a质量浓度呈极显著相关(P0.01),微型、微微型浮游植物的分布与各项环境因子的相关性不明显。     

产芝水库的浮游植物与水体水质评价

2006年在产芝水库共鉴定浮游植物8门56属82种,其中种类最多的是绿藻和硅藻,分别占总种数的32.93%、31.71%。浮游植物种类四季变化明显,入口、中心和出口浮游植物群落结构也有一定差异,库区优势种为尖尾蓝隐藻(Chroomonas acuta)、小环藻(Cyclotell asp)、尖针杆藻(Synedra acus)等。水库浮游植物的四季平均细胞密度为9.048×105/L,出口细胞平均密度最高,达18.007×105/L。叶绿素a的年均值为7.33 mg/m3,综合营养状态指数为44.21。从浮游植物的群落结构、叶绿素a含量和综合营养状态指数来看,水库处于中营养水平。     

2011 年春夏季黄、东海浮游植物粒级结构

通过2011年4月和8月利用"科学三号"考察船在黄、东海海域开展的春、夏季综合调查,研究了黄、东海浮游植物粒级结构的分布格局及其时空变动规律,探讨重要环境因子的变动对浮游植物粒级结构的影响。结果表明,春季表层水体中小型、微型和微微型粒级叶绿素a浓度的范围分别为0—4.36、0.02—2.27、0—2.66mg/m3,平均叶绿素a的浓度分别为0.56、0.31和0.14mg/m3,对叶绿素a总量的贡献率分别为55.4%、30.8%和13.8%。夏季表层由大至小3个粒级浮游植物叶绿素a浓度范围分别为:0—6.78、0—2.59、0—0.86mg/m3,平均叶绿素a含量依次为0.50、0.24和0.07mg/m3,对叶绿素a总量的贡献率分别为61.8%、30.1%和8.1%。春季小型浮游植物叶绿素a浓度的垂直分布较为均匀,微型和微微型浮游植物浓度随深度增加呈现逐渐下降趋势。夏季叶绿素a浓度出现明显分层现象,10m层以上小型和微型浮游植物浓度较高,10m层之下浓度迅速降低。微微型浮游植物浓度在不同水层都保持较低水平。受黄、东海不同季节水团影响而引起的温、盐以及营养盐分布格局的变化是影响黄、东海浮游植物粒级结构组成的重要因素。     

基于ADCP回声的黑潮-亲潮混合区浮游动物昼夜垂直迁移研究

利用深海潜标所搭载的声学多普勒流速剖面仪(acoustic doppler current profiler,ADCP)得到的后向散射强度Sv,研究了黑潮-亲潮混合区浮游动物的垂向分布、其昼夜垂直迁移(diel vertical migration;DVM)的基本特征、多时间尺度变化及对反气旋式中尺度暖涡的响应.结果表...     

234 Th示踪法测定北太平洋西北海域冬季真光层中颗粒态有机碳输出通量

讨论了1997年冬季在北太平洋西北海域7个站位的表层至200m水深水柱中溶解及颗粒态234Th,颗粒态有机碳(POC)、氮(PON)及叶绿素a浓度的垂直分布剖面.溶解态、颗粒态及总的234Th的放射性在真光层中显著低于母体238U的放射性,总的234Th放射性在水深大于100m时趋于平衡.利用234Th-238U在海洋表层海水中的放射性不平衡推导出了北太平洋西北海域冬季真光层海水中234Th的平均停留时间和输出通量以及颗粒态有机碳和有机氮的输出通量.在亚北极环流区溶解态234Th的停留时间为40~50d,而在黑潮-亲潮共同影响区为20d左右.颗粒态有机碳和有机氮从真光层的输出通量范围分别为3.8~8.2和0.50~0.98mmol/(m2·d),西部海区高于东部海区,南部海区高于北部海区.在黑潮-亲潮共同影响区较高的颗粒态有机碳输出通量表明光照量及陆源营养盐物质的提供是两个决定生产力的主要因素.叶绿素a的水深分布和POC/PON的值同Redfield的比值的一致性表明这个海区的冬季颗粒物主要由浮游植物构成.北太平洋西北海域在冬季的颗粒有机碳输出通量可高于世界大洋一些海区春、夏季的颗粒有机碳输出通量.     

东海春季真光层分级叶绿素α分布特点的初步研究

于 1994年春季调查中 ,对东海海区真光层中的叶绿素 a含量进行了分级 ( 2 0～ 2 0 0μm,2～ 2 0 μm,<2 μm)测定。结果表明 ,在组成上 ,整个调查海域中 ,微微型和毫微型浮游植物是初级生产者中的主要组成者 ,分别占总叶绿素 a含量的 4 7%和 33% ,网采浮游植物平均占 2 0 %。在分布上 ,岸边及内陆架区 ( 50 m等深线以内 )毫微型浮游植物是初级生产的主要承担者 ,内外陆架交界区网采浮游植物占主要部分 ,外陆架区和大洋区微微型浮游植物占绝对优势。     

基于分源物理生态耦合模型研究东海表层溶解无机氮对叶绿素季节变化的影响

东海溶解无机氮(dissolved inorganic nitrogen, DIN)有四个主要外部来源,包括黑潮、台湾海峡、河流径流和大气沉降。为探究它们的共同作用对东海浮游植物时空变化带来的多重影响,利用添加分源模块的物理-生态耦合模型分析了东海表层不同来源DIN支持的浮游植物(以叶绿素a浓度chlorophylla,chla表征)季节变化与空间分布以及它们之间的响应关系,从而评估多源营养盐对东海陆架表层浮游植物的影响。各来源DIN支持的chl a浓度中,黑潮来源和河流径流来源先后占据主导地位,且除了河流径流来源chl a,其余三种来源chl a季节变化均呈双峰结构。不同来源chl a空间分布特征存在季节变化差异,并且各来源chl a在东海陆架不同季节存在不同的主导区域,这与不同来源DIN供给的物理过程,如环流、混合、层化以及温度变化等密切相关。研究不同来源营养盐对东海浮游植物的影响对理解多重压力下东海生态系统变化有重要意义。     

北部湾浮游植物粒径分级叶绿素a和初级生产力的分布特征

1994年5月23B至6月4日现场观测了北部湾浮游植物细胞丰度、叶绿素a浓度和初级生产力的分布.测区平均叶绿素a浓度为0.94±0.45/d3.平均初级生产力(C)为351±172mg/(m2·d),浮游植物细胞丰度为0.97×104-10050×104个/m3,鉴定浮游植物4门56属176种.地理环境和水文状况的差异使上述参数分布具有明显的区域性特征,近岸区高于湾中部,测区北部高干南部;温跃层以下水层叶绿素a浓度高于上层水,周6观测站平均叶绿素a浓度湾北部(0.47±0.15g/dm3)高于湾南部(0.15±0.02dm3).北部湾水域光合浮游生物以微型和微微型细胞(小于20m)占优势,其对总初级生产力的贡献(占91%)高于对总叶绿素a的贡献(占77%).     

基于船载走航观测高光谱颗粒物吸收系数反演浮游植物粒级结构*

利用高光谱监测数据反演浮游植物种群组成是当前海洋光学和水色遥感的研究热点。文章采用大西洋经向断面航次中走航式观测系统测量的海水总颗粒物吸收光谱数据, 尝试建立了两种模型对浮游植物粒级结构(Phytoplankton size class, 简称PSC)进行反演和比较讨论。一类模型是基于总颗粒物吸收光谱高斯分解获得的典型波段高斯带强度与色素浓度之间的关系, 建立了偏最小二乘回归模型(Partial Least Squares regression model, 简称PLS回归模型); 另一类模型是采用长波波段吸收基线高度推算海水总叶绿素a浓度, 进而根据Brewin等(2010)生物量算法推算PSC的三组分模型(简称三组分模型)。模型比较验证结果显示, 两类模型对海水总叶绿素浓度的反演都有较高的精度, 相对偏差ME在15%左右; 对于三个粒级浮游植物对应的叶绿素浓度(Pico级C_p, Nano级C_n, Micro级C_m)的反演效果也相当, PLS回归模型反演的ME分别为28.4%、31.9%和41%, 三组分模型反演的ME分别为31%、35.9%、37.7%。研究结果初步表明了采用高光谱吸收系数反演浮游植物种群结构的潜在优势, 可为不同海域走航式高光谱观测系统的推广应用提供思路。