夏冬季中国近海今生颗石藻及其钙化作用速率研究

	夏冬季中国近海今生颗石藻及其钙化作用速率研究
	栾青杉
学位类型	博士
导师	孙军 ; 陈雪忠
	2010-05-27
学位授予单位	中国科学院研究生院
学位专业	海洋生态学
关键词	颗石藻浮游植物钙化作用颗粒无机碳雨率南海东海
摘要	颗石藻是海洋浮游植物功能群中一类重要的钙化生物类群，同时也是海洋中生源无机碳的主要来源，其通过光合作用(有机碳泵)和钙化作用(碳酸盐反向泵)两个过程，将海水中的溶解无机碳(DIC)转化为颗粒有机碳(POC)和颗粒无机碳(PIC)。本研究基于2009年冬季(2月11日至21日)在南海北部进行的断面调查，以及2009年夏季(7月18日至8月31日)在南海、黄东海进行的大面调查。研究内容主要包括：海水叶绿素α含量；浮游植物丰度和碳生物量；颗石藻丰度、碳生物量和颗石粒方解石(CaCO_3)含量；颗粒碳库(Phyto-C、POC、PIC)；钙化速率(pPIC)和固碳速率(pPOC)；温度、盐度、营养莓等参数。海水叶绿素α含量使用荧光法进行测定；浮游植物丰度和碳生物量采用 Utermohl倒置显微镜和细胞体积转化法；颗石藻丰度和碳生物量采用偏光显微镜方法；颗石粒方解石含量采用扫描电子显微镜颗石粒体积转化法；POC测定使用CHN分析仪进行；PIC测定采用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)进行；钙化速率和固碳速率采用~(14)C微扩散法进行；温盐采用CTD实时监测；营养盐使用自动分析仪进行。对叶绿素α含量、浮游植物群落、颗石藻群落、颗石粒CaCO_3、颗石藻和方解石通量进行研究后发现：2009年夏季调查期间，叶绿素α高值主要出现在海水上混合层(SML)以下，南海叶绿素α含量为0．401±0．322 mg m~(-3)，东海0．696±0．669 mg m(-3)，黄海0．751±0．525 mg m~(-3)。南海总浮游植物丰度平均1．39×10~4 cells／L，高值为硅藻的柔弱伪菱形藻 (Pseudo-nitzschia delicatissima)控制，东海平均7.72×10~3 cells/L，高值为硅藻的角毛藻(Chaetoceros spp．)控制，黄海平均 8.41×10~3 cells／L，高值为甲藻的具齿原甲藻(Prorocentrum dentatum)控制。颗石藻优势种主要为赫氏艾密里藻(Emiliania huxleyi)和大洋桥石藻(Gephyrocapsa Dceanlca)。南海总颗石藻丰度为4．24±5．61×10~3 cells L~(-1) (2009年冬季为40．9± 37.0×10~3 cells L~(-1)，是夏季的近十倍)，黄东海为8．41±7．95×10~3 cells L~(-1)。南海颗石粒CaCO_3含量平均51．9±50．5 mg m~(-2)，黄东海为77．2±81．4 mg m~(-2)。南海总颗石藻现存量为286．0±273．2×10~6 cells m~(-2)，黄东海为506．4±527．4×10~6 cells m~(-2)。南海总颗石藻通量为9．7±9．0×10~6 cells m~(-2) d~(-1)，黄东海为20．7±15．7×10~6 cells m~(-2)d~(-)。南海总方解石通量为1．80±1．70 mg m~(-2) d~(-1)，黄东海为3．08±2．33 mg m~(-2)d~(-1)。对颗粒碳库、钙化速率和固碳速率进行研究后发现：2009年夏季调查期间，南海浮游植物碳(Phyto-C)为24．8±30．2 mmol m~(-2)，黄东海为83．4±112．0 mmol m~(-2)。南海POC为382．6±139．6 mmol m~(-2)，黄东海为431．4±136．2 mmol m~(-2)。南海PIC为31．9±21．6 mmol m~(-2)，黄东海为53．5±54．3 mmol m~(-2)。南海pPIC平均 6．48±3．19μmol C m~(-3) d~(-1)(5．43±1．77 mg C m~(-2)d~(-1))，黄东海平均9．95±5．53~μmol C m~(-3) d~(-1) (6．17±2．75 mg C m~(-2)d~(-1))。南海pPOC平均0．402±1．457 mmol C m~(-3)d~(-1) (291．7±397．1 mg C m~(-2)d~(-1))，黄东海平均0．736±0．890 mmol C m~(-3)d~(-1)(468．7± 375．6 mg C m~(-2)d~(-1))。对基于C吸收的生长率、C库的周转、钙化对海洋C固定的贡献、雨率 (pPIC:pPOC)动态进行研究后发现：2009年夏季调查期间，南海μ-PIC为0．018 ±0．008 d~(-1)，黄东海为0．016±0．013 d~(-1)。南海μ-POC为0．054±0．043 d~(-1)，黄东海为0．093±0．074 d~(-1)。南海μ-PhytoC为0．83±0．52 d~(-1)，黄东海为0．63±0．51 d~(-1)。南海τ-PIC为67．9±32．6 days，黄东海为131．1±129．9 days。南海τ-POC为31．9 ±26．0 days，黄东海为21．6±22．9 days。南海τ-PhytoC为1．37±1．20 days，黄东海为4．85±9．86 days。南海颗石藻钙化占到总碳固定的3．5±2．8％，黄东海占到 1．9±1．5％。南海颗石藻有机碳对总有机碳固定的贡献为5．4±4．5％，黄东海为 2．9±2．3％。南海雨率变化在0．002～0．412之间，平均0．067±0．078，黄东海变化在0．003～0．102之间，平均0．034±0．031。综合以上研究，夏季台湾岛东北部黑潮影响区、菲律宾吕宋海峡黑潮上游分支入侵区、东南亚时间序列站(SEATS)以及珠江口与陆架的邻接区，是今生颗石藻群落的主要分布区域。尽管E huxleyi在总颗石藻丰度、现存量、颗石球通量上占有绝对优势，但是因其细胞体积和颗石粒体积相对较小，因此其在有机碳含量、方解石现存量、方解石通量上的贡献相对较低。相反，细孔钙盘藻 (Calcidiscus leptoporus)、纤细伞球藻(Umbellosphaera tenuis)等颗石粒钙化程度高、CaCO_3含量大的物种对碳的贡献也同样不可忽视。尽管黄东海的颗石藻钙化速率比起南海来有所增加，但是在黄东海，硅甲藻等光合自养生物的初级生产要比南海高很多，因此导致了南海的雨率要显著高于黄东海。同样，尽管钙化速率在垂向上的变化范围不是很大，但是固碳速率随水深增加却急速下降，因此导致了雨率随水深增加而显著升高，高值多出现在近真光层底部的水体中。比较了海洋上层生产与深层输出后发现，上层水体有机碳生产在向深层输出的过程中，再矿化(氧化作用)还是十分显著的，最后只有约0．7％的有机碳生产能够抵达海底。但是方解石的情况却有很大的不同，由于颗石藻(方解石)是最难溶的，即使到达接近海底的深度(～3700 m)，也只有～42．2％的方解石溶解，约50％的颗石藻CaCO_3生产埋藏进入海底表层沉积物，从而完成大气CO_2向海洋内部深层的扣押过程。从深层碳输出与表层碳生产之间量上的差异来看，方解石保持在一个数量级水平上，但是有机碳却变化在1-2个数量级上。但是如果单是从碳(C)的角度来看，抵达海底的有机碳与无机碳基本持平，无机碳埋藏占到～54％的总 C埋藏。
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/17847
专题	海洋生态与环境科学重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	栾青杉. 夏冬季中国近海今生颗石藻及其钙化作用速率研究[D]. 中国科学院研究生院,2010.