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。     

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.     

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.     

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。     

海洋昏暗带微生物为碳沉积“把关”

海洋在全球碳循环中起着极为重要的作用,能够吸收大约一半由人类活动产生的温室气体,而其中大部分反应都发生在海洋表面以下100米的区域之内。海洋中多种浮游植物能够通过光合作用捕获碳,而当它们死后,会穿过海洋的“昏暗带”沉至永远漆黑的海底。然而,美国科学家进行的一项最新研究表明,海洋“昏暗带”的生物活动实际上是碳沉积的“把关人”,决定着浮游植物捕获的碳被永远存储于海底,还是很快又再回到海洋表层。     

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

一种快速、简便测定海洋浮游植物光合作用－光强曲线的新方法毛兴华，朱明远，杨小龙，郝亚威Ｊ．库伦（国家海洋局第一海洋研究所，青岛）（加拿大，达豪斯大学）关键词浮游植物，光合作用－光强曲线，Ｐ－Ｉ模式前言海洋浮游植物通过光合作用，利用光能同化无机碳的过程...     

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。     

南海海域浮游植物分布特征及研究进展

海洋浮游植物在海洋生态、环境和全球气候变化中担当着非常重要的角色,对大气CO2浓度有重要的调节作用。从早期的测氧法、放射碳法,到对生物总量研究的流式细胞测量技术和遥感观测,以及对群落结构研究的分子生物技术、色素和脂类化合物等化学方法,都极大地促进了海洋浮游植物的研究。南海地理位置独特,是西太平洋上最大的边缘海之一,同时受亚洲季风的强烈影响。在对浮游植物主要研究方法介绍的基础上,总结了南海现代海洋浮游植物的群落分布和时空变化特征,归纳了气候、环境等各种因素对浮游植物生态的影响,同时探讨了南海古生产力的演变特征和影响因素。     

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。     

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     

海洋水色遥感资料的经验正交函数分析

海洋中浮游植物进行光合作用,固定有机碳,是海洋生物链的基础,因此,研究浮游植物生物量的指标——光合色素(主要是叶绿素a)的时空变化具有十分重要的意义。我国自50年代以来,对海洋浮游植物色素分布进行了大量的现场调查和研究,取得了一些初步结果[1-3]。     

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。     

利用14C标记技术测定海洋初级生产力的绉议

<正>海洋初级生产力是指海洋中初级生产者(主要是浮游植物)通过光合作用或化学合成生产有机物的能力或速率[1-2],它是海洋生态系统中其他异养生物的生存基础,并从根本上影响着全球生物地球化学循环[3]与气候变化[4]。研究表明,海洋浮游植物通过光合作用不仅贡献了生物圈内的一半净初级生产力(以碳计约为5×1013 kg/a)[4],提供了生态系统中其他有机体生长与新陈代谢所需要的初级有机物能源,限制     

海水中铁的来源形态及其与浮游植物的相互关系

铁是浮游植物生长所必须的微量营养元素。铁在浮游植物对氮的吸收、固氮菌对N2的固定、叶绿素的合成、卟啉生物合成、光合作用电子的传输等生物过程发挥着非常重要的作用。浮游植物的光合作用固定了占全球近40％的碳，因此研究海洋中的铁的来源、形态及其与浮游植物的关系具有重要意义。本文论述了海水中铁的来源、形态及不同形态铁的相互转化，以及浮游植物需铁的生物过程、吸铁的方式、缺铁的生理生化指示和铁对浮游植物生长及群落组成的影响。     

~(13)C/~(12)C比值在海洋生态系统营养关系研究中的应用──海洋植物的同位素组成及其影响因素的初步探讨

于1993年2月-1995年5月,采用生物显微镜鉴定并计数和高温氧化的方法,对崂山湾海洋植物的种类组成及其有机碳同位素组成的季节性变化作了5个季度月的研究。结果表明,该区同采浮游植物全年以硅藻为主,甲藻在夏季也可成为优势种之一。浮游植物的碳同位素组成在夏季较重,冬季和春季较轻,并与海水温度有弱的正相关性。浮游植物δ13C值的变化范围为-259ｘ10-3—-19.2ｘ10-3,全年平均值为（-23.2±2.4）ｘ10-3。该生态系统的另一碳源为底栖藻类,其δ13C平均值为（-18.5±2.4）ｘ10-3,明显区别于浮游植物。对除温度以外的其它影响海洋植物同位素组成的因素,诸如植物种类组成、海水中溶解无机碳δ13C值、CO2供应速率以及CO2固定过程中不同验化酶的同位素分馏作用等也作了初步探讨。     

13C/12C比值在海洋生态系统营养关系研究中的应用──海洋植物的同位素组成及其影响因素的初步探讨

于１９９３年２月－１９９５年５月,采用生物显微镜鉴定并计数和高温氧化的方法,对崂山湾海洋植物的种类组成及其有机碳同位素组成的季节性变化作了５个季度月的研究。结果表明,该区网采浮游植物全年以硅藻为主,甲藻在夏季也可成为优势种之一,浮游植物的碳同位素组成在夏季较重,冬季和春季较轻,并与海水温度有弱的正相关性。     

东海、黄海浮游植物生物量的粒级结构及时空分布

浮游植物是海洋初级生产力的主要贡献者,初级生产过程是碳的生物地球化学循环的基础,它启动了海洋生态系统的能量流和物质流,支持着大量的渔业生产量.不仅如此,通过复杂的反馈机制,这一过程还对全球气候变化系统产生深远影响.沿岸海域只占全球海洋面积的8%,但却提供了26%的全球生物生产量和2/3到3/4的世界渔业产量.因此,许多重大的国际研究计划,如海岸带陆海相互作用(LOICZ)、全球海洋生态系统动力学研究(GLO-BEC)等,都将近海浮游植物研究作为非常重要的课题.     

铁在海洋初级生产过程中的作用

海洋浮游植物的光合作用固定了占全球将近40×10-2的碳，但对于制约浮游植物生物量和初级生产力的诸多因子却研究较少。近来许多研究表明，不论是在氛盐的高值还是低值水域，铁元素的供应对浮游植物的生物量、生长率、种类组成及初级生产力均会产生影响。一些生理的和分子生物学的指标可用来指示铁对浮游植物的限制．这些指标包括：叶绿素a、光系统Ⅱ光化学反应的量子产率、以及某些特定酶的活性如过氧化氢酶、脂氧合酶、黄素氧还蛋白等。     

南大洋浮游植物现存量对颗粒有机碳的贡献

根据中国第15、16次南极考察观测的颗粒有机碳、叶绿素a浓度的数据,探讨浮游植物现存量对南大洋颗粒有机碳的贡献。结果表明,普里兹湾内浮游植物碳对颗粒有机碳的贡献高于湾北部的大洋区,真光层上部浮游植物碳对颗粒有机碳的贡献高于深层水。同时分析两个航次测区叶绿素a浓度和航程途中叶绿素a浓度的分布,以期了解浮游植物在南大洋颗粒有机碳来源中的作用。