海洋热点纵横

<正>碳捕获技术或将使海洋"中毒"目前提出的减缓全球变暖的地球工程方法之一是在海洋中加入大量铁,以促进浮游植物生长,从而能捕获更多的碳。但是此种方法可能带来致命的"副作用"。在太平洋北部海域进行的新实验发现,水中的浮游植物会产生名为软骨藻酸的分子,这种神经毒素会给沿海地带的动物和人类带来毒害。     

海洋浮游植物初级生产力及碳生物量的检测技术研究进展

浮游植物是海洋生态系统中的主要初级生产者，构建海洋食物网、生物泵和元素循环（包括碳循环、氮循环和硅循环等）的基石。因此，海洋生态系统中的元素循环和能量流动均与浮游植物的生长和代谢息息相关。海洋碳循环是全球碳循环的关键环节，也是全球生态系统中生物地化循环的重要组成部分。尽管浮游植物在海洋碳循环中起着至关重要的作用，但是直接测定浮游植物的初级生产力和碳生物量依旧受到传统技术和方法的限制。本文详细介绍了有关浮游植物初级生产力和碳生物量检测的各种技术和方法，列举了其各自的优缺点。目前，测定海洋浮游植物初级生产力的主要方法有黑白瓶法、遥感估算法、碳同位素测定、快速重复率荧光法；测定海洋浮游植物碳生物量的主要方法有细胞体积转换法、流式细胞术、电子探针X射线显微分析、分位数回归模型估算法。通过对比分析发现碳同位素与快速重复率荧光法相结合可以更高效测定出初级生产力，而最具优势与应用前景的碳生物量检测方法是基于分位数回归模型估算法。其中，基于分位数回归模型估算法具有拟合异常值、测定结果准确等优势，能够实现现场浮游植物群落以及各个功能群碳生物量的估算，并能够与卫星遥感技术手段相结合，可以应用于大尺度和长时间序列的海洋浮游植物碳生物量估算。通过本文的综述，一方面为海洋浮游植物初级生产力和碳含量的研究提供一个基本和系统的认识，另一方面为深入研究浮游植物在海洋碳循环以及全球碳循环中的作用提供参考。     

阿拉伯海东部边缘地区的有机和无机碳的浓度与埋藏通量

海洋中到达海底的生物生产力的剩余部分包括以有机（Corg）和无机（主要是CaCO3）形式存在的碳物质与二氧化硅（SO2）。在海洋中,它们的浓度和目前的沉积通量（也称作是“rain rates”）可以通过沉积物捕获的方式来确定。海洋沉积物保留着这些记录,并且提供了过去沉积通量的信息。阿拉伯海是一个以高生物生产力（季风引起的）而著称的地区（Qasim,1977;Madhupratap等,1996）,     

南海东北部海区的溶解有机碳

碳是生态系统中重要的生命元素之一。近年来,海洋学家们对海水中溶解有机质的研究已经引起了很大的注意。海水中总有机质的重要来源是海洋内部的生物学过程,包括浮游植物通过光合作用固定二氧化碳,浮游植物的直接分解,死细胞的溶解和部分矿化、海洋沉积物的再悬浮作用和河流以及大气将陆源有机质搬入海洋等。这些溶解有机物很快被异氧生物(主要是微生物)所利用,可能也有不到10％的溶解有机质变成大分子量的络合物混进难溶的残质中沉到海底。目前,一般采用有机碳的测定     

五种海洋微藻细胞膜与细胞内脂肪酸分子稳定碳同位素组成分析

浮游植物是海洋有机物的主要生产者,为浮游和底栖群落提供食物和能量;一部分浮游植物产生的有机物(包括脂类化合物)被保存在海洋沉积物中,既是全球碳收支中有机碳的主要组分,又作为生命活动和环境变迁的记录,提供地球历史演变的重要信息。浮游植物通过光合作用合成多种脂类化合物,可以占到生物量总碳的5%~20%。由于其结构具有指纹特征,并较蛋白质和糖类化合物结构稳定,脂类化合物已被广泛地用于研究有机物的生物地球化学循环和古代海洋环境。     

硅的生物地球化学过程的研究动态

陆地物质不断地随河流等载体输入海洋 ,经过海洋几千万种的生物吸收后 ,一起随海洋生物沉降到海底 ,展现了物质从陆地到海底的迁移过程。为了研究这个动态过程 ,本文通过海洋中硅藻的特性和迁移 ,阐述了硅的生物地球化学过程。并与氮、磷进行比较分析 ,讨论了海洋中营养盐的限制和水华产生的原因 ,并认为海洋在生态系统中保持着营养盐和浮游植物的动态平衡。１海洋中硅藻是浮游植物的优势种浮游植物是水生环境中从无机到有机物质转换的主要承担者 ,即主要的初级生产者。它们的变化直接影响着食物链中其他各环节的变化。因此 ,研究浮游植物的…     

球石藻及其生态功能

球石藻(Coccolithophore)是一类在全球海洋中广泛分布的海洋微型浮游植物,它们在海洋浮游植物功能群落中是一类极其重要的钙化生物类群,也是海洋中生源无机碳的重要来源,并且在海洋的碳循环过程中起到重要的作用。球石藻由于快速增殖而发生水华的过程中能够释放大量的具有挥发性的二甲基硫(DMS)和丙烯酸(acrylic acid),它们是影响气候变化,特别是引起区域性环境效应(温室效应)的关键性物质。本文针对球石藻的生物学特征及其生态重要性作了简要阐述。     

海洋漩涡增强全球变暖

洋流能够把海底的碳和营养物质“吸”上来,从而促进海洋有机物的生长。一项新的研究表明,洋流似乎不能减少地球大气中二氧化碳的生成,恰恰相反,它很可能最终成为温室气体的一个稳定来源。     

海洋初级生产力、营养要素及海洋生物资源

本文的海洋初级生产者主要指海洋中的浮游植物,即分布广、数量大、在海水中漂浮的微型单细胞藻类。浮游植物吸收水、二氧化碳、营养物质,通过光合作用把无机碳转化成有机碳:     

南海北部沉降颗粒物中的糖类分布

通过对放置于南海北部Ｈｏｎｊｏ－ＭａｒｋⅥ型时间系列沉积物捕获器样品糖类组成分布的分析测定，研究了颗粒物有机物质的来源及控制因素及其与沉积记录的关系。结果表明糖类物质主要来源于海洋浮游植物，其能量变化受由季风影响的浮游植物季节性的消长所控制。沉积物中糖类组分与颗粒物相比呈现陆源有机质特征，推测是由于北部陆架物质通过浊流或海底移动进入陆坡所致。     

海洋浮游植物快速鉴定与监测技术

浮游植物因巨大的“蓝碳”潜力,有助于国家实现“碳达峰”、“碳中和”目标,是碳计量的重要研究对象。浮游植物种类繁多,细胞结构、形态、丰度差异大,与之关联的分类鉴定工作一直是学界研究重点及难点。高通量基因测序、微流控、高灵敏度等新型生物检测技术的研发是适应海洋浮游植物分类和快速监测需求的。通过综合分析浮游植物鉴定与监测的经典技术方法、快速鉴定与监测技术的发展动态和研究应用进展,并使用VOSviewer对浮游植物的自动监测相关文献进行计量分析,以期为浮游植物分类及生态等相关研究人员拓展研究思路、提升研究效率提供帮助。     

一种快速、简便测定海洋浮游植物光合作用－光强曲线的新方法

海洋浮游植物通过光合作用,利用光能同化无机碳的过程是整个海洋生态系物质循环和能量流动的基础.然而,与陆地生态系统不同,光在海洋中随着深度的增加是呈指数衰减的,这使得光在许多情况下成为海洋中浮游植物光合作用最主要的限制因子.因此,研究海洋浮游植物光合作用与光之间的关系已成为生物海洋学中最重要的研究课题之一.     

紫外辐射对南极棕囊藻细胞DMSP合成和DMS释放率的影响

在不同紫外辐射波段下,南极棕囊藻(Phaeocystis antarctica)细胞的生长率、叶绿素a、细胞内DMSP含量和DMS释放量变化的测定结果表明;UV-B对南极棕囊藻细胞生长率和叶绿素a含量有抑制效应,UV-B还可加快DMSP分解成DMS和丙烯酸的分解速率,而UV-A对该藻细胞的DMSP合成有强烈的抑制效应。鉴于在每年春季极地海洋浮游植物繁殖期间,南极棕囊藻在南极海冰带海洋浮游植物种群结构中占有的优势地位,以及该藻是极地海洋浮游植物中DMS的主要释放者,推测南极“臭氧空洞”所增加的紫外辐射可能会对南极海域的DMS释放率产生一定的影响。     

海洋地球观测的大变革--从1D向4D发展

1997年3月在日本冲绳县那霸市召开了“第二次海底电缆应用国际会议”。美国华盛顿大学两名海洋科学工作者John Delaney和Bruce Howe参加了这次会议。前者由于发现了在海底热水带在光合作用下而能生活的生物,因此成为有名的海洋地质学者;后者是首次获得海洋声波层析成像的学者。日本近十年来积极倡导海底电缆的4D观测,在此领域世界领先。日本在1997年1月17日,应用1964年日本和美国间铺设的最早国际海底电缆。TPC-1和距东京400km的南伊豆小笠原的海底电缆设置了世界最早的海底地震站,     

浮游植物生物量研究 Ⅰ.浮游植物生物量细胞体积转化法

在海洋生态动力学研究过程中,采用浮游植物细胞数量来估算浮游植物丰度可以说是不够精确的,因为不同种的浮游植物细胞大小差别很大,只有浮游植物的生物量才能正确反映海洋生态系中的能量分布．本文以拟合浮游植物细胞相似体积方法,基于胶州湾生态动力学研究所获资料,计算了87种中国近海常见浮游植物的细胞体积、鲜重、碳含量、氮含量．     

浮游植物生物量研究 Ⅰ.浮游植物生物量细胞体积转化法

在海洋生态动力学研究过程中,采用浮游植物细胞数量来估算浮游植物丰度可以说是不够精确的,因为不同种的浮游植物细胞大小差别很大,只有浮游植物的生物量才能正确反映海洋生态系中的能量分布.本文以拟合浮游植物细胞相似体积方法,基于胶州湾生态动力学研究所获资料,计算了87种中国近海常见浮游植物的细胞体积、鲜重、碳含量、氮含量.     

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。     

日本海洋开发产业发展概况

一、日本海洋开发产业的产生日本产业界真正着手进行海洋开发的时间是六十年代初期。1948年,美国开发路易斯安娜海底油田首先获得成功。随后,在世界各海区相继发现和开发了大型的海底油田。通过“国际地球观测年”(1957—1960年)和“国际印度洋观测年”(1959—1961年)等大型海洋调查活动,发现在太平洋海底存有大量的含锰、镍、钴等团状矿物——     

科学需要新的海底装备

美国从事海洋研究机构的年度预算大约为4亿美元。但是现在所需要的是设计和建造 ,主要用于深海研究的海底可操纵和自动的新装备所需的资金。著名的海底研究船“阿尔文”号已使用了3 5年。这个海底带人装置可容纳 1位驾驶员和 2位科学家 ,能下沉 450 0m ,在海底连续工作 4～ 5h和观察到世界海洋将近 62 %的海区。它的有效载荷为 680kg ,内部容积 4m3多一点 ;照明设备提供了侧面和海底的观察。虽然“阿尔文”号还能工作 1 0年 ,但无论从硬件还是软件上看 ,它已陈旧了 ,而对它的维修费用却年年上升。在海底装置“阿尔文”号 3 70 0多次下沉所获…     

海洋研究的新方向

１９９８年１０月美国科学院在华盛顿召开了“海洋开发５０年”讨论会 ,很多著名的科学家在会上作了报告。报告人指出 ,在第二次世界大战期间 ,美国潜艇的大量使用推动了海洋学成为一门学科 ,并揭示了对世界海洋进行深入研究的重要意义。目前 ,大量的专家从事于建立海底观测所 ,研制不同海洋系列的计算机模式 ,根据大洋钻探计划获得的地质标本恢复过去时代的气候。海底自动装置完成海水深部探测。采用宇宙方法可以获得整个世界海洋有关热机制、洋流和浮游植物发育方面的资料。１９７８年还采用彩色扫描仪完成了第一次海岸带宇宙测量。重要的…