海洋古菌的研究进展

近些年来 ,随着科学研究手段的进步和技术水平的提高 ,海洋生态学研究取得了若干重大突破 ,并导致了一系列新认识、新发现 ,正在推动着学科的迅速发展 ,并影响着相关学科的发展。海洋超微型生物生态学就是一个十分活跃、正在崛起的新领域。Ｗａｔｅｒｂｕｒｙ在１９７９年发现聚球藻（Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ）和Ｃｈｉｓｈｏｌｍ在１９８８年发现原绿球藻（Ｐｒｏｃｈｌｏｒｏｃｏｃｃｕｓ） ,大大改变了以往人们对海洋初级生产者结构的认识。而９０年代海洋浮游古菌的发现与确认改写了早期认为古菌只存在于极端环境的论断 ,并由此产生…     

南极普里兹湾表层沉积物GDGTs含量分布与TEX86指标应用研究

利用中国南极考察获取的沉积物样品,对普里兹湾10个表层沉积物中GDGTs的含量与分布进行分析。结果表明:普里兹湾内GDGTs含量为27.69~900.78 ng/g,其中类异戊二烯GDGTs占比94%~99%,远高于支链GDGTs。类异戊二烯GDGTs与支链GDGTs都呈现东南高、西北低的分布趋势,且与沉积物中有机碳含量显著正相关(R>0.95)。沉积物中类异戊二烯GDGTs来源于水生古菌,而支链GDGTs主要来源于沉积物中的细菌。根据GDGTs不同异构体含量计算得到的指标TEX₈₆和TEX^L₈₆都与普里兹湾1月表层海水温度呈现良好的相关性。这表明TEX₈₆和TEX^L₈₆指标在普里兹湾海域具有适用性,可以作为重建古海温的替代指标。     

木质素作为生物标志物的研究进展

天然环境中的木质素仅来源于陆生维管植物,不存在于海洋生物体中,且在环境介质中具有较高的化学稳定性和抗降解能力,因而是一种良好的陆源有机物的生物标志物,目前已在土壤、河流、湖泊和海洋中的地球化学研究中得到广泛应用。本文回顾了近几十年来木质素作为生物标志物的研究成果,简述了木质素分析方法,讨论了木质素在有机物溯源和重建古环境等领域中的研究进展,分析了其应用中存在的问题并对今后的研究进行了展望。     

古菌--生命的奥秘(七)--古菌分类与海洋古菌Ⅰ

海洋里面到底有多少古菌?古菌不仅在海水中从表层到深部都有大量存在,而且在海洋沉积物及深部也广泛存在,并且海水中的浮游古菌和沉积物中的底栖古菌有着本质的差别,在此只针对海水中的浮游古菌进行介绍和讨论。浮游古菌是海洋生物量最多的微型生物之一。目前,从太平洋和大西洋,从水体表层到深部以及海底沉积物中都检测到大量古菌的存在。     

表层海水古温度再造方法的研究进展

表层海水温度（简称SST）的变化,已经成为古海洋学研究中一项至关重要的基础资料。古温度的定量估算已成为理解地球气候系统演化的关键性环节,是古环境研究中的前沿问题,海水古温度再造方法备受关注。从最初的标志种和标志性生物组合,到后来的转换函数估算海水表层温度,再发展到用地球化学方法获得古海水温度,如有孔虫氧同位素、U37^k和有孔虫Mg/Ca比、珊瑚骨骼Sr/Ca、U/Ca和Mg/Ca等,古海水温度的估算方法日趋完善。从原理、方法的优缺点及适用范围等角度,对这些方法进行了介绍,并对将来表层海水古温度研究工作提出了一些建议。     

生物标志物及其碳同位素在冷泉区生物地球化学研究中的应用

甲烷通量在很大程度上控制着海底冷泉区生物地球化学过程及生态系统。缺氧甲烷氧化(AOM)作用是消耗CH4的一种重要途径,主要是由甲烷氧化古菌和硫酸盐还原菌共同调节的,其反应机制及碳循环可以利用生物标志物及其碳同位素比值来表征。这两种微生物所产生的特定生物标志物都具有相对负的δ13C值,且硫酸盐还原菌生物标志物的δ13C值要比古菌的略偏正,说明在AOM过程中,甲烷碳从古菌到细菌的传递。甲烷通量决定海底冷泉区微生物群落结构,通量高时以ANME-2古菌群落为主,而OH-AR和BIPH两个生物标志物指标可以指示古菌群落结构变化。所以,利用生物标志物及其δ13C值不仅能够证明AOM作用的存在和反应机制,还可以对冷泉区(尤其是古冷泉区)环境及微生物群落结构进行分析和重建。     

应用生物标志物参数定量判识热水沉积古环境

利用气相色谱-质谱(GC-MS)对西成矿田泥盆系热水沉积岩和重庆城口震旦系正常沉积岩中的生物标志物进行了测定,并通过多元统计方法对两种环境中的多种生物标志物参数进行了聚类和判别分析。结果表明:(1)热水沉积岩和正常沉积岩中的有机质饱和烃/芳烃平均值分别为4.64和1.10,正构烷烃的碳优势指数CPI平均值分别为1.35和1.11,ΣnC22-/ΣnC22+为3.17和0.74,nC21+22/nC28+29平均值分别为4.29和1.61,Pr/Ph平均值分别为0.44和0.28,C29-/C30+平均值分别为7.41和0.98,C21/αβC30平均值分别为4.32和0.31。(2)热水沉积岩中的有机质具有高饱和烃、低芳烃,饱和烃馏分中低分子量生物标志物含量较高而高分子量生物标志物含量较低的特点。ΣnC22-/ΣnC22+和nC21+22/nC28+29可能反映西成矿田硅质岩形成时的特殊的热水沉积古环境,三环萜烷C21/αβC30藿烷值可能是热水沉积环境的一个较好的指标。(3)以ΣnC22-/ΣnC22+、nC21+22/nC28+29、Pr/Ph和C30αβ藿烷/ΣC29甾烷4个参数建立的两类判别函数可以定量判识热水沉积古环境。     

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。     

U^K37指标在南海末次盛冰期表层海水古温度研究中的应用

根据1998年6～9月采集于南海海域沉积岩芯中的浮游有孔虫氧、碳同位素和SiO2、CaCO3地球化学地层序列,标定了南海的年代框架,并应用UK 37指标重建了南海南、北部末次盛冰期以来表层海水的古温度.结果显示:南海南部冰后期和末次盛冰期时UK 37海水表层估温分别为24.5～27.4℃和23.8～25.3℃,平均水温分别为26.3℃和24.3℃.南海北部冰后期和末次盛冰期时UK 37海水表层估温分别为23.3～26.9℃和22.2～23.8℃,平均水温分别为26.6℃和22.8℃.南海北部温差比南部大,也比同一纬度的其它观察点大得多,充分表明南海对气候变化响应的敏感程度远大于开放性大洋,同时也进一步证实了边缘海对于冰期旋回的环境信号具有放大效应.     

中太平洋富钴结壳中生物标志物、有机碳同位素地球化学及其古海洋环境意义

利用2003年大洋DY105-12,14航次在中太平洋海山获取的KXD28富钴结壳样品,采用气相色谱(GC)内标法对该结壳样品的分层样进行了可溶有机质(氯仿沥青“A”)及其族组成(饱和烃、芳烃、非烃)、正构烷烃、类异戊二烯烃的定量分析,并结合总有机碳(TOC)及有机碳同位素(δ¹³C)分析,探讨了结壳样品有机质来源及富钴结壳组成与生长环境之间的关系。结果表明:(1)富钴结壳中有机质生物母源主要为海洋生物和菌藻类,并混有少量陆源物质;有机碳同位素同样也指示了海洋水生生物碳同位素特征;(2)KXD28结壳从底层到最外层有机碳同位素发生了很大变化,结壳中有机碳同位素组成变化与结壳生长过程中的海洋环境气候相符合:富钴结壳生长前期δ¹³C组成由正变负,对应全球气候变冷,南极底层流向太平洋挺进;而富钴结壳生长后期δ¹³C逐渐偏正,与全球气候变暖和南极底层流萎缩相关联。     

分形方法分析和预测月平均海面水温

本文用分段变维分形方法分析了西北太平洋３０°Ｎ、１２５°Ｅ坐标点处１９４９～１９７５年各年月平均海面水温资料，给出各年分形分布的平均分线数Ｄ．应用分形方法还给出了某些情况下适用的，根据任一点处１～８月月平均海面水温预测９～１２月月平均海面水温的方法．     

南海北部沉积物中浮游有孔虫Globigerinoides ruber壳体氧同位素指示的冬季表层海水温度

有孔虫壳体的氧同位素值(δ18O)是由其生长时海水δ18O和温度决定的,在海水δ18O已知的情况下,可以由壳体的δ18O值估算海水温度。本文以南海北部沿岸地区9个站位的柱状沉积物中浮游有孔虫Globigerinoides ruber为研究对象,测试了其壳体的δ18O值。分别以相应站点夏季与冬季表层海水的实测δ18O值代入温度公式,估算了对应的夏季与冬季的海水温度值。然后把计算结果与World Ocean Atlas (WOA)数据库相应站点的海水温度数据作比较。结果表明,计算出的夏季海水温度与WOA的夏季温度有较大差别,而计算出的冬季海水温度则与WOA的冬季海水温度基本相当。这说明δ18Oruber记录的是该区域冬季表层海水的温度,此区域内G.ruber这一属种的生产力和沉积通量在东亚冬季风盛行期间出现了最高值。     

南海上层水温的准双周(10-20d)变化

对南海季风实验(SCSMEX)期间布设于南海中部的3个ATLS海洋锚定浮标所观测的水温资料进行分析，结果表明：南海上层水温存在准双周(10-20d)变化，且主要发生在次表层，尤其在冬半年，温跃层的年循环对其有调制作用；次表层水温的振幅北部大于南部；南海上层的准双周振荡可分为3个垂向模态，即上下同位相、反位相、次表层先于表层；低层大气准双周振荡的强迫，是造成这种变化的主要原因，海面风应力强迫使得温跃层发生垂直位移，从而引起次表层水温的变化；表层水温(SST)的变化小于次表层，海面热收支是引起表层水温变化的主要原因，但次表层水温可以影响表层。     

西北太平洋超强台风Tembin(2012)引起的海表面降温与强混合研究

鉴于台风等极端海洋环境下现场观测资料的匮乏,本文综合了多源卫星遥感和Argo浮标剖面观测资料分析了西北太平洋和南海上层海洋对超强台风Tembin（2012）的响应。Tembin引起了较强的海表面温度降低,降温主要集中在台风路径附近,最大降温为10.3℃,出现在朝鲜半岛南部的近岸海区;微波+红外遥感融合观测海表面温度数据可以弥补单一微波遥感观测在近岸海区缺测的不足,但观测海表面降温比单一微波遥感观测偏小;基于Argo观测的垂向高分辨率温盐剖面和混合参数化方法,发现台风后上层海洋混合明显增强,其混合率增强可达10倍以上。     

南海东北部表层水体水平涡动扩散的~(228)Ra示踪研究

研究了1994年8－9月南海东北部表层海水中228Ra的分布特征。采用Mn－纤维富集海水中的Ra同位素，通过其子体228Ac的β计数法来测量228Ra。表层海水中228Ra的放射性比活度从2．48Bq·m－3变化到4.47Bq·m－3，平均值为3.24Bq·m－3。228Ra的水平分布表现为调查海区东北部比活度较高，这与该航次的226Ra的分布特征相一致。根据各断面的228Ra放射性比活度与离岸距离之间的负相关关系，计算了它们所对应的水平涡动扩散系数，并讨论海域的地貌特征对228Ra比活度分布的影响。这些研究结果对表层水体的混合、交换，尤其是可溶性污染物的迁移、扩散以及海域的自净作用的研究都具有实际意义。     

海洋上层暖水在热带气旋迅速增强中的作用:基于台风威马逊(1409)的个例研究

在登陆海南岛之前,台风威马逊在南海北部从热带风暴级别迅速增强成为超强台风。观测数据的分析结果显示,海洋上层的异常暖水在威马逊的迅速增强过程中扮演了重要的角色。威马逊期间,南海北部的海表面温度相比于气候态海表面温度暖很多。这部分异常暖水为威马逊提供了更多的能量,从而导致了威马逊的迅速增强。数值模拟结果进一步证明,南海北部的暖水在台风威马逊的迅速增强过程中起重要作用。如果没有这团异常暖水的影响,威马逊只增强25 hPa,仅为有暖水影响条件下增强程度的58.1%。