营养盐硅和水温影响浮游植物的机制

通过研究分析Si和水温对浮游植物生长的变化和其集群结构的改变影响,探讨了硅和水温影响浮游植物生长的变化和其集群结构的改变,本文研究发现,浮游植物生长的变化和其集群结构的改变的过程,营养盐硅和水温影响浮游植物生长变化和其集群结构改变的机制,确定了营养盐硅和水温是海洋生态系统的健康运行的动力。     

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…     

胶州湾水温和营养盐硅限制初级生产力的时空变化

根据作者近年来对胶州湾水域的主要研究结果,分析和探讨了营养盐硅和水温对浮游植物生长的变化和其集群结构的改变影响,研究了胶州湾初级生产力的年变化过程是如何受到营养盐硅和水温的限制和提高,其时间阶段和空间区域又如何划分,营养盐硅和水温如何控制不同阶段和不同区域的初级生产力。同时,揭示了营养盐硅或水温在时间和空间的尺度上如何控制浮游植物生长的变化过程,而且在时空的变化中,2种因子营养盐硅和水温在时间和空间的尺度上又如何有顺序的控制,产生出各种类型的生产力。研究结果展示了在初级生产力的时间和空间的变化过程中,营养盐硅和水温控制初级生产力的不同时间阶段,尤其用增殖能力展示了水温对浮游植物生长的控制时间阶段;营养盐硅控制初级生产力的不同空间区域。从而阐明了营养盐硅和水温控制初级生产力的变化过程。从陆地到海洋界面的硅输送量决定了初级生产力的时间变化过程;硅的生物地球化学过程决定了初级生产力的空间变化过程。因而,营养盐硅和水温是浮游植物生长的“发动机”,营养盐硅是主要的,而水温是次要的。     

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。     

地球生态系统的理论创立

文章通过对地球的许多自然现象的研究, 首次提出“地球生态系统”理论, 阐述了地球生态系统的定义、结构、目标、内容和意义, 说明了地球生态系统的特征, 揭示了地球生态系统的变化过程和运行机制。通过“地球生态系统” 理论的应用, 充分阐述了地球生态系统的三大补充机制和北太平洋的生态动力。借助于地球生态系统的３ 个生态子系统： 陆地生态系统、海洋生态系统和大气生态系统, 展示了硅的运行轨迹。在地球生态系统的三大补充机制理论指导下, 预测了地球未来的气候模式。     

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…     

营养盐限制的水域性特征

营养盐是构成水域生态系统的重要化学物质基础 ,由于其分布与浓度和生物过程紧密相关 ,因此营养盐的生物地球化学研究一直受到广大海洋学者的重视。特别是近几十年来由于海洋、湖泊等水体的富营养化 ,引发了诸如赤潮等环境问题 ,原有的生态平衡被打破 ,环境的可持续发展及人类的自身健康受到了严重威胁 ,而几乎所有的水生环境问题都与营养盐有关 ,所以研究营养盐对生态系统的影响及其相互作用对改善人类生存环境、保护自然生态有重要意义。不同水体中 ,由于营养盐组成不同 ,浮游植物群落结构不同 ,生物地球化学过程不同 ,对浮游植物生长产生…     

浮游植物生长上行效应的研究进展

归纳了海洋浮游植物生长营养盐限制的研究方法,综述了国内外关于海水中氮、磷、硅、铁等营养元素限制浮游植物生长的研究结果。在氮、磷营养元素限制时,海水中上述两个元素的浓度不仅限制了浮游植物的生长,而且还改变了浮游植物的种群结构,随着营养盐浓度的降低,浮游植物从小型向微型、微微型转变;而硅的缺乏,使浮游植物由硅藻向非硅藻转变;在大洋海域,铁的限制,甚至还影响到浮游植物对常量营养盐的吸收。铁施肥虽然促进了浮游植物的生长,降低了大气中CO2的浓度,缓解了温室效应,但同时也伴随着有毒藻类的生长以及DM S气体增加等带来的诸多问题。     

南沙群岛海域营养盐分布的研究

海洋中的营养盐是海洋浮游植物生长所必需的物质基础。营养盐、光照和温度是初级生产力的主要影响因素。海水中不同的营养组成和浓度比，不但会影响生物生产力，同时会对浮游植物的群落结构产生调节作用，影响着海洋生态系统的结构。因此，作为了解海洋生态系统生产过程的关键过程，海洋中的营养盐状况和循环研究，越来越得到生态学家的重视。诸多的研究表明，海洋中影响浮游植物生长的限制因子一般为Ｎ或Ｐ ,在中国沿海则主要是Ｐ的限制［１］。南沙群岛海域位于南海的南部，作为典型的热带海区，其营养盐状况与我国的温带地区是不同的。作…     

胶州湾营养盐限制的上行效应研究

在许多水体生态系统中,浮游植物的生长受到营养盐可利用性的调控(Howarth,1988)。在一定的浓度范围内,营养盐对浮游植物的生长有促进作用,但如果营养盐浓度过低,则会对浮游植物的生长产生限制作用,过高则有毒理作用。 由于人类活动的影响,导致大量富含N、P的工业与生活污水排放入海水中,造成沿岸海水的富营养化。营养盐本底含量的增加对沿岸海水中浮游植物群落的组成影响巨大(Durate,1995)。Pedersen等(1996)指出,在沿岸海洋生态系统中,富营养化的结果会促进生长快速、生活周期短的藻类的丰度与生产力迅速增加,而生长缓慢的藻类由于在竞争中处于劣势,其丰度则可能下降。     

地球生态系统的控制能力

随着人类活动的加剧, 环境发生了巨大的变化。从地球生态系统的角度来探讨和研究全球的环境变化, 具有重要的意义。通过对北太平洋海洋生态系统的剖析, 在时间和空间尺度上, 展示了地球生态系统强有力地控制着陆地的沙尘暴、大气的北太平洋季风和海洋的硅来源及输送方式。为了保持向海洋输入大量的Si, 地球生态系统控制着陆地生态系统、大气生态系统和海洋生态系统。研究显示, 地球生态系统使北太平洋的季风与北太平洋边缘的雨季在时间上密切相嵌, 顺利完成近岸洪水和河流的输送与大气的输送之间的相互转换; 同时也使沙尘暴与北太平洋Si 的缺乏在时间上紧密配合, 其强度大小与Si 缺乏的严重程度相一致。因此, 在全球的环境变化下, 海洋Si 的缺乏是在严重加剧。那么, 地球生态系统展示了强有力的控制能力, 维持向海洋水域提供大量的硅, 充分保证海洋生态系统的健康发展。     

地球生态系统的气温和水温补充机制

首次提出了地球生态系统的气温和水温补充机制,并用框图模型说明了补充机制在运行过程中的每个流程,阐明了人类对生态环境的影响过程、生态环境变化对地球生态系统的影响过程以及地球生态系统对环境变化的响应过程,解释了气温和水温的补充起因。研究结果表明,人类是引起环境变化的起源以及其变化后的结果又作用于人类,即人类排放二氧化碳引起气温和水温的上升,地球生态系统又借助其补充机制使得气温和水温下降恢复到正常的动态平衡。尽管这个补充机制带来了沙尘暴、洪水和风暴潮,但由人类引起水温和气温上升造成的灾害要比自然界中这3种灾害要深重得多。自然界的这3种灾害是局部的、短期的,而人类引起水温和气温上升的灾害却是全球的、长期的。     

中国红树林生态系统的植物种类、多样性、功能及其保护

本文从4个方面对中国红树林生态系统的植物进行论述：（1）中国红树林生态系统的红树植物、半红树植物、伴生植物、红树林区的大型藻类和浮游植物种类；（2）中国红树林生态系统植物的物种多样性、红树植物生理和形态适应的多样性、产物的多样性；（3）红树林的生态功能；（4）中国红树林生态系统的主要保护问题及其保护措施。     

围填海对海洋水动力与生态环境的影响

近10年来,中国海岸带围填海活动呈现出规模大、速度快的发展态势。围填海能带来显著的经济效益,但对海洋环境与生态的负面影响也不可忽视。针对围填海对海洋环境和生态的影响及作用机制,分别从水动力和生态系统两个方面进行了概述。围填海改变了海洋的自然几何属性(原始岸线、地形地貌、海湾面积),引起水动力环境的变化(潮汐系统和海湾水交换能力),进而影响了海湾的环境容量;围填海破坏了生物栖息地、导致生物多样性的丧失,影响到生态系统结构与功能的稳定性;水动力与生物多样性的变化可显著影响到生物地球化学过程,加速富营养化进程,恶化水质,增加生态灾害风险。目前,围填海后的生态修复策略主要有增加生物量、建设自然保护区、退陆还海3种方式;而生态补偿策略则多基于“生态系统服务功能与生境面积的大小为线性关系”,通过对其经济价值的量化后进行生态补偿与实施相关政策。国际上,生态系统服务功能的量化参数逐步纳入实际管理,并在线性关系研究的基础上,逐步纳入一些非线性的理念,使生态补偿机制更为合理化;而我国对于围填海生态效应的定量化研究及科学理论在管理政策中的实际应用仍亟待提高。整体而言,全面、准确地评估围填海对海洋环境与生态的影响离不开自然科学与社会科学的交叉与融合。     

南海北部海洋生态模型的参数分析及遗传算法优化

海洋生态系统动力学模型是研究海洋生态环境的重要手段。随着模型的发展, 生态参数取值不确定性增加, 对模型结果的影响逐渐增大, 因此模型参数优化显得尤为重要。本研究在南海北部应用一维物理-生态耦合模型, 通过对模型生态参数进行敏感性分析, 获取关键生态参数, 利用遗传算法对参数进行优化。结果表明, 模型中的敏感参数主要集中于浮游植物生长和浮游动物生长、摄食和死亡以及碎屑沉降等过程。针对以上参数利用遗传算法优化, 发现仅加入表层卫星数据, 模型表层和垂向模拟误差分别降低27.80%和21.40%; 加入垂向观测数据, 表层和垂向模拟误差分别降低14.90%和32.70%。遗传算法应用于海洋生态模型的关键参数优化研究, 所获取的参数对模型有明显的改善效果, 提高了耦合模型对生态系统的模拟精度, 为参数优化在三维模型中的应用提供了依据。     

基于"PSR+RS"模式的菩提岛整治修复前后生态系统健康评价

海岛生态系统是海洋生态系统的重要组成部分。近年来,随着海岛人为活动数量不断增加,加速了对海岛生态环境的破坏,一些海岛生态失衡严重,生态系统受损加剧。而对受损海岛生态系统开展人工参与下的主动式生态恢复,是目前较为主流的恢复方法和手段,菩提岛整治修复项目正是基于上述修复理念开展并完成的。本文以菩提岛海岛及周边海域为研究区域,基于PSR模型,以RS方式为主要指标获取方式,构建了适用于我国海岛整治修复模式下的海岛生态系统健康评价体系,对其整治修复前后生态系统健康状况开展评价分析。结果显示:2008年,该岛生态系统健康值IEI为0.374 0,生态系统较脆弱,整体状况较差,亟须开展保护与修复工作;2014年,经岛体修复并趋于稳定状态后,该岛生态系统健康值IEI提升至0.673 8,生态系统较健康,处于稳定状态,但仍具有上升空间。经整治修复前后纵向对比,生态系统健康波动值ΔIEI为0.299 8,表明该岛生态系统经过修复后已有所好转。     

海岛生态综合评价方法探讨

从海岛生态状态及生态服务功能两个方面，探讨了海岛生态综合评价的指标和方法．其中海岛生态状态评价从海岛景观和生态系统两个层次进行分析．前者主要利用3S技术所获取的信息，从宏观角度定量分析海岛景观格局变化；后者从海岛生物和非生物环境两部分，采用与历史资料及相关环境质量标准对比的方法，分析海岛岛陆、潮间带及近海海域生态系统现状．海岛生态服务功能评价则从海岛物质生产、调节功能、支持功能及社会文化功能4个方面，分析海岛生态系统的服务能力．文中提出的海岛生态综合评价的框架、方法，可为海岛生态系统综合评价与管理提供参考．     

基于生态通道模型的长江口及邻近海域生态系统能流动态分析

本文根据2004年长江口及其邻近海域生态调查数据,运用生态通道模型(Ecopath模型)构建生态系统能流网络,分析本区域生态系统营养结构及功能,并与1985—1986年研究数据进行对比,解析两个时期生态系统营养结构与功能的差异。研究结果显示,2004年长江口及其邻近海域生态系统营养级范围为1～4.34,相较于1985—1986年研究结果,底层无脊椎动物食性鱼类和头足类的营养级变动较大。牧食食物链占据主导地位,浮游植物在浮游动物和水母的能量来源中所占比例均在60%以上;碎屑食物链所占能流比为44%。系统总能流为6342.081 t·km–2·a–1。渔获物平均营养级下降,生态营养效率平均值较高,但是碎屑和浮游植物的生态营养效率却明显下降,碎屑趋于累积。生态系统统计量整体显示,长江口及邻近海域生态系统成熟度降低。     

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。