温度对微食物网生物代谢的影响

生态学代谢理论(metabolic theory of ecology, MTE)指的是生物的代谢速度随着温度的升高而增加,随生物个体大小(即生物量)的增加而异速增长。根据MTE理论可预测异养过程与自养过程对温度的反应不同,低温对异养代谢的抑制要明显;而随着温度升高,异养代谢升高的速度比自养代谢升高的速度要快。MTE理论可以对海洋浮游微食物网生物的代谢研究进行理论指导,用于解释一些低温造成的海洋浮游生态学现象,以及预测全球变暖的影响。多年来人们一直根据MTE理论开展理论分析和实验检验,发现低温会抑制细菌和微型浮游动物的生长,并可以降低微型浮游动物的摄食率。春季高纬度海区的海水温度会抑制细菌的生长,而浮游植物则几乎不受影响,从而造成春季水华发生。温度和底物浓度是冷海(水温≤4℃)细菌生长率低的原因,但在永冷海(周年温度≤4℃的海区,包括极地海区和深海的大部分)中究竟是低温还是底物浓度限制了细菌的生长率仍被争论。全球变暖的预测认为本世纪海洋表层温度会升高2～6℃。根据MTE理论,温度升高对自养和异养过程的影响不同,围隔实验证明全球变暖将导致水华与细菌、水华与微型浮游动物的时滞变小,促进微型浮游动物对细菌和浮游植物的摄食,改变有机物质自养生产和异养消耗之间的平衡,使更多的物质和能量进入呼吸作用,使得生态系统变得更加异养。但在温度升高对海洋细菌生长效率和细菌生物量变化的研究方面,MTE理论还有一定的局限性,需要进一步的理论分析和实验检验。     

海洋浮游微食物网对氮、磷营养盐的再生研究综述

海洋浮游微食物网包括病毒、细菌、聚球藻蓝细菌、原绿球藻、微微型自养真核生物、微型浮游动物(混合营养和异养鞭毛虫、纤毛虫)等生物类群,其中病毒、细菌及微型浮游动物等异养生物类群是海洋中氮、磷营养盐再生的重要贡献者。海洋中细菌吸收还是释放营养盐取决于细菌与底物中元素的比例,在多数海区,异养细菌都是吸收营养盐。病毒主要通过溶解宿主来释放宿主细胞中的物质,释放的营养元素的存在形态大多为有机物。微型浮游动物对营养盐的再生主要通过排泄来完成,目前在实验室内测定微型浮游动物排泄率的研究比较少,进行研究的主要困难有两个:第一,微型浮游动物的室内培养较难;第二,测定微型浮游动物的代谢率技术难度较高。根据已有研究结果,鞭毛虫的单位体重排氮率为2.8~140μg N(mg DW)~(-1)h~(-1),最大排氮率为7.0×10-9~13.8×10-6μg NH4+N cell~(-1)h~(-1),再生效率为0~100%;最大排磷率为3.8×10-9~6.6×10-7μg P cell~(-1)h~(-1),再生效率为0~100%。鞭毛虫的营养盐排泄率和再生效率受鞭毛虫自身的生长阶段和生活策略、饵料中元素比例及温度的影响。纤毛虫的单位体重排氮率为0.25~178μg N(mg DW)~(-1)h~(-1),最大排氮率为1.59×10-7~1.2×10-4μg NH4+N cell~(-1)h~(-1);单位体重排磷率为13~363μg P(mg DW)~(-1)h~(-1),最大排磷率为0~1.3×10-5μg P cell~(-1)h~(-1)。影响纤毛虫排泄率和再生速率的主要因素为纤毛虫生长阶段和温度。自然海区测定微型浮游生物对营养盐的再生的方法主要为同位素稀释法,此外还可以根据其他资料推算微型浮游生物的营养盐再生速率及产生率以反映再生能力。多数野外实验结果证明微型浮游动物是营养盐主要的再生者。     

长江口2005年4个航次中大型砂壳纤毛虫的水平分布

研究了2005年4个季度用浅海Ⅲ型网在长江口40个站位采集的浮游生物样品,发现砂壳纤毛虫11种:Codonellopsis ostenfeldi,C.parva,Eutintinnus tenuis,Favella panamensis,Leprotintinnus nordqvisti,Leprotintinnus sp.,Tintinnopsis japonica,T. karajacensis,T. mortensenii,T. radix,T. schotti.Leprotintinnus sp.,最大丰度可达32 400个/m3,有的种的最大丰度不足200个/m3,如Codonellopsis parva,E. tenuis和T.mortensenii.冬季T.japonica主要分布于长江口外,Leprotintinnus sp.在春、夏、秋季都主要分布于长江口外,其他种的分布没有明显规律.在4个季度长江口内都没有发现砂壳纤毛虫.     

南极普里兹湾边缘浮冰区微型浮游动物的摄食及其氮的排泄

于1998–1999年夏季在南极普里兹湾边缘浮冰区利用稀释培养实验进行了微型浮游动物对浮游植物的摄食现场实验研究,同时对微型浮游动物的氨氮产生率进行了推算。结果表明,微型浮游动物的日摄食量为5.1–25.0mgC/(m³*d),占浮游植物现存量的10%–65%,对初级生产力的摄食压力也较大(34%–100%)。利用微型浮游动物的摄食率推算得出其氮产生率为0.44–1.75mg/(m³*d),达到维持现场初级生产所需氨氮的68%–536%。由此可见,微型浮游动物在南极夏季边缘浮冰区海洋生态系统中,特别是对浮游植物的生产和归宿起着十分重要的调控作用。     

天津大神堂海域人工鱼礁区砂壳纤毛虫群落的季节变化

于2015年夏季、秋季和2016年春季在天津大神堂海域人工鱼礁区进行砂壳纤毛虫群落的调查。3个季节共鉴定出砂壳纤毛虫10属31种,拟铃虫属（Tintinnopsis）种类最多,夏季砂壳纤毛虫种类最多。砂壳纤毛虫丰度、生物量和群落多样性指数存在明显的季节差异。砂壳纤毛虫丰度夏季最高[（379±355）个/L],秋季最低[（173±190）个/L];生物量夏季最高[（2.74±2.82）μg C/L],秋季最低[（0.23±0.21）μg C/L]。砂壳纤毛虫壳的平均口径夏季最大[（49.64±6.90）μm],秋季最小（26.76±4.55 μm）。砂壳纤毛虫群落Shannon多样性指数夏季最高（2.025±0.574）,春季最低（0.922±0.437）;Pielou均匀度指数秋季最高（0.682±0.276）,春季最低（0.448±0.266）。春季鱼礁区和对照区砂壳纤毛虫优势种存在差异,夏季和秋季鱼礁区和对照区砂壳纤毛虫优势种相同;3个季节鱼礁区第Ⅰ优势种的优势度均明显高于对照区。3个季节鱼礁区砂壳纤毛虫丰度和生物量均高于对照区,这可能是由于投礁后砂壳纤毛虫的适口饵料——nano-浮游植物丰度增加导致;3个季节鱼礁区Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数均低于对照区,可能是因为本次调查是在投礁1~2 a后开展的,时间较短,鱼礁区砂壳纤毛虫群落尚不稳定,鱼礁区独特生态系统的变化尚需更长的时间来进行跟踪监测。     

The relationship between cyanobacteria and environmental factors in the Bering Sea

During the first Chinese Scientific Expedition to the Arctic in July - September 1999, cyanobacteria in the Bering Sea were measured by epifluorescence microscopy. Cyanobacterial abundance varied from 0 to 7. 93 × 103 cell/ml and decreased along a northerly directed latitudinal gradient in horizontal distribution. Cyanobacteria did not occur at station Bl - 12 (north of 60 °N). Vertically, high cya-nobacterial abundance appeared in the upper 25 - 50 m and decreased rapidly below 50 m. There were no cyanobacteria at the 150 m. Seawater temperature and NH4+ -N are suggested to affect the distribution of cyanobacteria.     

The relationship between cyanobacteria and environmental factors in the Bering Sea

During the first Chinese Scientific Expedition to the Arctic in July - September 1999, cyanobacteria in the Bering Sea were measured by epifluorescence microscopy. Cyanobacterial abundance varied from 0 to 7. 93 × 103 cell/ml and decreased along a northerly directed latitudinal gradient in horizontal distribution. Cyanobacteria did not occur at station Bl - 12 (north of 60 °N). Vertically, high cya-nobacterial abundance appeared in the upper 25 - 50 m and decreased rapidly below 50 m. There were no cyanobacteria at the 150 m. Seawater temperature and NH4+ -N are suggested to affect the distribution of cyanobacteria.     

Picoplankton distribution in different water masses of the East China Sea in autumn and winter

Picoplankton distribution was investigated in different water masses of the East China Sea in November,2006 and February,2007.The autumn and winter cruises crossed three major water masses:the coastal water mass(CWM),the mixed water mass(MWM),which forms on the continental shelf,and the Kuroshio water mass(KWM).Picoplankton composition was resolved into four main groups by flow cytometry,namely Synechococcus,Prochlorococcus,picoeukaryotes,and heterotrophic bacteria.The average abundances of Synechococcus,picoeukaryotes,and heterotrophic bacteria were(0.63±10.88)×103,(1.61±1.16)×103,(3.39±1.27)×105 cells/mL in autumn and(6.45±8.60)×103,(3.23±2.63)×103,(3.76±1.37)×105 cells/mL in winter,respectively.Prochlorococcus was not found in the CWM and seldom observed in surface samples in either season.However,Prochlorococcus was observed in the MWM and KWM(approximately 10 3 cells/mL) in both autumn and winter.Synechococcus distribution varied considerably among water masses,with the highest levels in KWM and lowest levels in CWM.The depth-averaged integrated abundance of Synechococcus was approximately 5-fold higher in KWM than in CWM,which may be due primarily to water temperature.In the MWM,Synechococcus was resolved as two subgroups;the presence of both subgroups was more common in autumn.Picoeukaryote abundance varied less among water masses than Synechococcus,and heterotrophic bacteria depth-averaged integrated abundance exhibited the smallest seasonal variations with respect to water mass.Correlation analysis showed that relationships between picoplankton abundances and environmental factors(temperature,nutrients,and chlorophyll a) differed among the three water masses,suggesting that the three water masses have different effects on picoplankton distribution(particularly Synechococcus).     

铁假说和HNLC海区的现场铁加富实验

20世纪90年代,JohnMart in提出的"铁假说（ironhypothesis）"和以此为中心的海洋铁加富实验（ironenrichments）成为海洋科学领域最受瞩目的事件。"铁假说"的主要内容是：铁限制了HNLC海区中浮游生物的生产力,并进而影响了CO₂由海洋上层向深层的输出;如果在HNLC海区加入铁,就可以促进浮游植物的生长,消耗掉过剩的 N、P营养盐,加速C从海洋表层向深层输出,最终降低大气中CO₂含量,缓解温室效应。在赤道太平洋和南大洋进行的现场加富实验证明,加入铁以后,这些海区的浮游植物生物量增加,N、P等营养盐被消耗。但是,这些实验并没有降低大气中CO₂含量。铁假说只被证实了一半。     

南海北部大型砂壳纤毛虫的水平分布

2007年10月在南海北部设置13个断面(82个站位), 调查大型网采(孔径76 mm)砂壳纤毛虫的丰度、生物量和种丰富度.调查发现砂壳纤毛虫7属, 22种, 南海新纪录7种;其中Tintinnopsis(拟铃虫)最多, 共10种, Codonellopsis(类铃虫)次之, 共6种.砂壳纤毛虫总丰度为0-41 768ind·m-3, 平均为(2 851±7 244)ind·m-3, 生物量为0-609.92mg·m-3(以碳含量计算,下同),平均为(42.75±110.80)mg·m-3;76.83%站位的砂壳纤毛虫丰度低于 1 000ind·m-3.砂壳纤毛虫生物量与丰度分布的总体趋势为近岸高且站位间差异大, 远洋低且站位间差异小.所采集种类集中分布于雷州半岛以东的近岸浅水区, 此区水文状况为高温低盐, 高叶绿素a浓度(Chl a);不同种的分布规律不同, 多呈斑块状分布.各站位种的丰富度为0-12, 水平分布呈现近岸高远岸低的规律;砂壳纤毛虫的丰度、生物量以及种丰富度与Chl a浓度均为正相关关系;Tintinnopsis schotti和Tintinnopsis radix为优势种.