2017年春夏季西北太平洋浮游植物的区域差异及其与不同水团的关系

The West Pacific Ocean is considered as the provenance center of global marine life and has the highest species diversity of numerous marine taxa. The phytoplankton, as the primary producer at the base of the food chain,effects on climate change, fish resources as well as the entire ecosystem. However, there are few large-scale surveys covering several currents with different hydrographic characteristics. This study aimed to explore the relationships between the spatio-temporal variation in phytoplankton community structure and different water masses. A total of 630 water samples and 90 net samples of phytoplankton were collected at 45 stations in the Northwest Pacific Ocean(21.0°–42.0°N, 118.0°–156.0°E) during spring and summer 2017. A total of 281 phytoplankton taxa(5 μm) belonging to 61 genera were identified in the study area. The distribution pattern of the phytoplankton community differed significantly both spatially and temporally. The average abundances of phytoplankton in spring and summer were 797.07×10~2 cells/L and 84.94×10~2 cells/L, respectively. Whether in spring or summer, the maximum abundance always appeared in the northern transition region affected by the Oyashio Current, where nutrients were abundant and diatoms dominated the phytoplankton community;whereas the phytoplankton abundance was very low in the oligotrophic Kuroshio region, and the proportion of dinoflagellates in total abundance increased significantly. The horizontal distribution of phytoplankton abundance increased from low to high latitudes, which was consistent with the trend of nutrient distributions, but contrary to that of water temperature and salinity. In the northern area affected by the Oyashio Current, the phytoplankton abundance was mainly concentrated in the upper 30 m of water column, while the maximum abundance often occurred at depths of 50–75 m in the south-central area affected by the Kuroshio Current.Pearson correlation and redundancy analysis(RDA) showed that phytoplankton abundance was significant negatively correlated with temperature and salinity, but positively correlated with nutrient concentration. The phytoplankton community structure was mainly determined by nutrient availability, especially the N:P ratio.     

牡蛎对浮游植物群落下行控制作用的围隔实验研究

牡蛎的滤食作用不但能控制浮游植物丰度,还能通过摄食选择性影响群落结构。通过在较高营养水体的围隔实验表明,牡蛎养殖在持续磷限制条件下,促使浮游植物群落由甲藻向小型硅藻优势转变。实验结束时对照组中浮游植物群落由扁压原甲藻主导,占总丰度的77%;而牡蛎养殖组新月柱鞘藻丰度占比达到93%。牡蛎养殖组中,甲藻去除速率随养殖密度增长,但是硅藻最终丰度在高密度牡蛎组最高。研究结果说明大量的贝类养殖能够提升小型链状硅藻的优势度,增加此类赤潮发生风险。     

2014年春季渤海浮游植物群落结构

基于2014年春季在渤海进行的水文、化学和生物方面的综合大面调查,研究了渤海浮游植物群落的结构特征,并结合文献资料,分析影响浮游植物群落结构形成的原因。结果显示：2014年渤海春季共鉴定浮游植物3门29属50种,以硅藻为主,还有少数甲藻和金藻。其中,硅藻门中圆筛藻属的种类最多,共12种,其次为角毛藻属,共5种。浮游植物总细胞丰度介于1.08×10⁴~181.09×10⁴个/m³,平均为25.47×10⁴个/m³。硅藻与甲藻细胞丰度比值为12：1,硅藻在物种数量和细胞丰度上均占有绝对优势,为渤海浮游植物的主要类群。浮游植物优势种主要为密联角毛藻（Chaetoceros densus）、斯氏几内亚藻（Guinardia striata）、具槽帕拉藻（Paralia sulcata）和夜光藻（Noctiluca scintillans）。渤海春季浮游植物群落多样性水平较低,且分布不均。渤海中部和渤海海峡海域由于单一优势种过量繁殖导致群落稳定性较差。与历史同期资料对比,渤海海域浮游植物群落出现明显的物种演替现象,角毛藻的优势地位显著性下降,斯氏几内亚藻首次在渤海大面调查中被记录为优势种。本研究为今后渤海环境生态系统和渔业资源变动的研究提供重要基础资料和参考依据。     

海洋有害藻华研究进展

浮游植物不仅是食物链的基础环节,也在生物地球化学循环中起着重要作用。然而,某些种类在一定条件下会过度增殖富集形成有害藻华(因造成水色变为红、绿、褐、金等颜色,所以俗称为赤潮、绿潮、褐潮、金潮等),结果严重影响当地经济、海洋生态系统、全球生物地球化学循环甚至人类健康。近年来,随着水体富营养化、全球气候变化等现象加剧,有害藻华(Harmful Algal Bloom,HAB)的暴发规模和频次呈逐年增加趋势,且相关研究已成为环境生态学领域的热点。本文主要以典型海洋HAB生物为线索,从物种分布、生物监测、主要影响因素、分子机制及防治等方面概述了近十年HAB的主要研究进展,总结了现有研究的优点和不足,并对未来HAB研究做了相关展望。近十年的研究进展主要体现在:(1)不断有新的HAB物种被发现或鉴定,HAB藻类系统分类也不断被更新;(2)鉴定、检测方法包括DNA分析、生物传感器研发应用等有较大改进;(3)藻类毒素生物合成通路的研究有一定进展;(4)在HAB生态学与海洋学研究持续发展的基础上,分子机制及现代组学发展较迅速。然而, HAB发生的关键环境诱因和生物学(特别是生化与分子)机制仍然不是很清楚,缺乏一个可用来预测HAB暴发的关键因子。笔者认为,一方面是因为HAB的复杂性、种类及生态系统的特异性,另一方面是研究缺乏系统性与完整性。因此未来有必要加强对每一个重要的HAB原因种开展系统、持续的研究,类似于生物科学领域里的模式种研究,并且有必要开展综合性的研究,如实验室单种培养、中尺度模拟及现场生态研究相结合,整合现代组学、传统生理生态学和现场实时连续观测等技术。     

利用稳定同位素(15N)示踪技术研究浮游藻类氮素吸收速率特征

浮游藻类对溶解态氮的吸收同化是湖泊氮生物循环和水体富营养化发生机制探讨的关键环节。本文通过~(15)N稳定同位素添加实验以铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、海链藻(Thalassiosira sp.)、卡德藻(Tetraselmis sp.)、剧毒卡尔藻(Karlodinium veneficum)以及盐水隐藻(Rhodomonas salina)为研究对象,从浮游藻类氮素吸收时间、营养盐基质以及藻种差异三个方面研究五种藻类对铵氮(NH_4~+-N)、硝氮(NO_3~--N)、尿素氮(Urea-N)三种形态氮的吸收特征。研究发现:(1)浮游藻类对三种形态氮的吸收均在1h时吸收速率最高,其氮素吸收过程为快速吸收。(2)浮游藻类优先吸收还原态氮,其中NH_4~+-N吸收速率最高,当培养周期为1d和4d时浮游藻类对NH_4~+-N吸收速率的均值分别为4.05和4.15μmol/(L·h);浮游藻类对Urea-N吸收相对偏好系数为25.18—713.42,表现出对小分子溶解态有机氮的特定偏好性。(3)不同藻种对氮素吸收具有不同特征,其中,剧毒卡尔藻对三种形态氮的吸收速率均为最高,而铜绿微囊藻的吸收速率均为最低;不同藻种不同培养时间氮素吸收速率差异与浮游藻类生长周期等特性有关。不同浮游藻类对不同形态氮素表现出吸收特异性,对水体氮负荷和浮游藻类水华优势种形成将产生重要影响。     

广西北部湾海域球形棕囊藻囊体时空分布及其影响因素

为揭示广西北部湾海域球形棕囊藻囊体的时空分布特征,探讨其与水体环境因素的关系,于2016年12月至2017年6月对该海域29个站位进行了6次综合调查。结果表明,调查海域球形棕囊藻囊体丰度介于0—4.09×10~4col/m~3,12月至次年3月囊体丰度较高;西南深水区域囊体丰度呈现逐月递减趋势,而广西和雷州半岛近岸海域囊体丰度呈现先升高再降低的趋势。相关性分析显示该海域囊体丰度与水温、磷酸盐和硅酸盐浓度呈显著负相关(P0.01);与叶绿素a浓度、溶解氧呈显著正相关(P0.01);在局部区域与盐度呈显著正相关(P0.01),与硝酸盐浓度呈显著负相关(P0.01)。典型站位分析结果显示球形棕囊藻囊体丰度的变化趋势与其他浮游植物的相同,而与群落多样性指数的变化趋势相反。球形棕囊藻囊体的时空分布主要取决于环境条件的变化,也会受到其他浮游植物群落结构改变的影响。     

九龙江口浮游植物群体对盐度胁迫的快速适应

Mixing of freshwater and seawater creates the well-known salinity gradients along the estuaries. In order to investigate how phytoplankton respond to the acute salinity changes, we exposed natural phytoplankton assemblies from the Jiulong River Estuary to differential saline field water while continuously monitoring their photosynthetic performances under both indoor-and outdoor-growth conditions. When the natural cell assemblies from salinity 30 field water were exposed to series low saline field water(salinity 25, 17, 13 and 7.5), the effective Photosystem II quantum yield(ΔF/F_m′) decreased sharply, e.g., to one-fifth of its initials after 5 min exposure to salinity 7.5 field water, and then increased fast during the following 40 min and almost completely recovered after 320 min. During such an exposure process, non-photochemical quenching(NPQ) sharply increased from 0 to 0.85 within 5 min, and then decreased to nearly 0 within the following 70 min. When these cells re-acclimated to salinity 7.5 field water were exposed to series high saline field water(salinity 13, 17, 25 and 30), a similar response pattern was observed, with the decreased ΔF/F_m′ accompanied with increased NPQ, and followed by the recovery-induced increase in ΔF/F_m′ and decrease in NPQ. A similar response pattern as ΔF/F_m′to the acute osmotic stress was also observed in the photosynthetic carbon fixation capacity according to radiocarbon(~(14)C) incorporation. Our results indicate that estuarine phytoplankton assemblies could rapidly recover from the acute osmotic stress, implying a potential cause for their frequent blooms in coastal-estuarine waters where despite drastically varying salinity, available nutrients are abundant due to the land-derived runoffs or mixing-caused relaxations from sediments.     

湛江港外海水富营养化水平与浮游植物多样性

利用2001年12月在湛江港外海现场调查的资料,分析研究了湛江港外海水营养化水平及其与浮游植物多样性的关系。结果表明:湛江港外海水营养状态指数由北向南、由湾口向湾外递减;浮游植物多样性指数和均匀度则是由北向南增加,东南部水质较好,东北部水质较差;将营养盐含量及营养状态水平与浮游植物多样性指数和均匀度利用最小二乘法进行相关性,相关性不显著,另外,调查期间氮磷比例均失去平衡,这可能是影响该海域浮游植物量与营养盐水平之间关系的原因。     

南海北部藻类粒级结构及色素成分对浮游植物吸收系数的影响

在珠江口、广东沿岸及南海北部三个航次生物-光学数据的基础上,研究了色素打包效应和色素成分的变化对浮游植物吸收系数的影响,结果表明,两种因素对吸收系数都有较大的贡献,但在不同的水体它们的影响程度各有不同.对网采浮游植物含量较高的珠江口和广东沿岸的水体而言,色素打包效应较强,对675 nm处比吸收系数的贡献平均分别为40%和20%;对微型浮游植物占主导地位的南海北部航次的水体,打包效应较弱,对675 nm处比吸收系数的影响平均仅为6%.采用多元线性回归的方法对吸收光谱进行分析,发现除叶绿素a之外的辅助色素对吸收系数的贡献主要表现在蓝绿光波段,三个航次440 nm波长处对总吸收的贡献平均分别为44%,43%和53%,其中对珠江口和广东沿岸航次的水体主要是光合类胡萝卜素的吸收贡献,而对南海北部航次的水体除了光合类胡萝卜素以外还要受到光保护类胡萝卜素的影响.由于河口、近岸和外海水体藻类粒级结构和辅助色素成分对浮游植物吸收系数的贡献有明显的差异,在南海北部水体建立比较精确的生物光学模型时,需考虑藻类粒级结构及色素成分对浮游植物吸收系数的影响.     

福建漳江口红树林保护区浮游植物群落的季节变化研究

于2001年1月～2003年1月对福建省漳江口红树林区水体浮游植物群落的季节变化进行了研究。结果表明,漳江口红树林区浮游植物以硅藻门种类为主,优势种为长菱形藻(Nitzschia longissima)和菱形藻(Nitzschia sp.1)等,同时出现多种裸藻、绿藻和甲藻。本次调查共鉴定到浮游植物31属87种(包括变种),其中硅藻门23属75种(包括变种),蓝藻门3属3种,绿藻门1属4种,金藻门1属1种,甲藻门2属2种,裸藻门1属2种。浮游植物密度变化范围为2.78×104～1.14×106个/L,平均为3.51×105个/L,季节变化为双峰型。出现大量的底栖硅藻和淡水性藻类是该水域浮游植物的一个特点。浮游植物的组成和结构表明该水域水质较好。