Mechanism of Nutrient Silicon and Water Temperature Influences on Phytoplankton Growth

This paper analyzed how nutrient silicon and water temperature influenced the variation of phytoplankton growth and the change of its assemblage structure, and probed the different characteristics of the variation of phytoplankton growth and the different profiles of the change of its assemblage structure influenced by nutrient silicon and water temperature. Taking Jiaozhou Bay for example, this paper showed the process of both the variation of phytoplankton growth and the change of its assemblage structure, unveiled the mechanism of nutrient silicon and water temperature influencing the variation of phytoplankton growth and the change of its assemblage structure, and determined that nutrient silicon and water temperature were the motive power for the healthy running of the marine ecosystem.

Solar light,seawater temperature,and nutrients,which one is more important in affecting phytoplankton growth?

Based on research results on the impacts of solar light,seawater temperature,and nutrient available to phytoplankton growth and changes in phytoplankton physiology and assemblage,we discussed the order of influence of these factors.By clarifying the mechanisms and processes of the impacts by these factors,we have determined the rising order of the importance as solar light,seawater temperature,and nutrient silicon (Si).Therefore,for human interests in sustaining economic development,the first thing to be considered is the input of nutrient Si into the ocean,followed by seawater temperature change.

基于藻类生长潜力评估调水对藻类生长的影响

为评估水体生态健康,量化和确定供水输入的浮游藻类群落对受水水体浮游藻类生长的影响程度具有重要意义。该研究在不同季节的调水期测定了供、受水水体的理化因子,同时利用藻类生长潜力试验比较和分析了不同比例的供、受水水体混合处理后浮游藻类细胞密度和群落结构变化。结果显示,调水期间受水水库的氮磷营养盐浓度没有显著变化(P>0.05)。不同季节的藻类生长潜力试验显示,夏、冬季处理组的浮游藻类细胞密度峰值时间比对照组提前了4 d,且密度峰值随着混合比例的提高而增大;但夏季培养末期(20 d)处理组的浮游藻类密度均低于对照组,同时夏、秋和冬季处理组的实际藻类密度峰值均低于理论估算值,分别低10%、17%~24%和31%。处理组的群落结构变化表现为夏季受水水库的绝对优势种转变为输入的优势种,秋、冬季绝对优势种的相对丰度随调水比例的提高而增加,明显受到供水优势种生长的影响。供、受水水体的营养盐浓度差异是影响藻类生长的主要因素,持续调水显著影响受水水体浮游藻类的群落结构,但在一定程度上降低了发生藻类水华的风险。

基于模拟数据分析长江调水对棘洪滩水库的影响

目前南水北调东线调水工程水源复杂多变,显著影响了受水水体的水质与浮游藻类。为量化与评估这一影响,本研究在调水周期内采集不同季节的供水(长江水)、受水(棘洪滩水库水)水样,同时开展室内藻类生长潜力试验,比较分析了不同比例的供、受水体混合处理后的理化因子、浮游藻类细胞密度与群落结构的变化情况。结果显示,春、秋季长江水的引入一定程度上削弱了棘洪滩水库的营养负荷;pH在季节间均表现为下降的趋势;秋季长江水的引入导致棘洪滩水体浮游藻类密度峰值显著增加(P<0.05),而在春季,仅当长江调水比例高于40%时,藻类密度峰值才随调水量的增加而显著增大(P<0.05)。群落结构方面,春、秋季长江与棘洪滩水体浮的游藻类均以蓝藻为主要优势,不同的是,春季以色球藻属(Chroococcus)的种类占主要优势,秋季则以假鱼腥藻属(Pseudanabaena)、尖头藻属(Raphidiopsis)与细鞘丝藻属(Leptolyngbya)的种类为优势。随长江水引入比例的增加,春季调水进一步增加了色球藻属的优势度;秋季调水则削弱了尖头藻属优势度同时增加了假鱼腥藻属的优势度。综合表明,不同季节长江调水对棘洪滩水库的浮游藻类生长影响存在差异,浮游藻类群落结构显著受到供水水体与季节的综合影响。

营养盐Si和水温影响浮游植物的机制

分析Si和水温是如何影响浮游植物生长的变化和其集群结构的改变,探讨了Si和水温影响浮游植物生长变化的不同特点和其集群结构改变的不同侧面。本文以胶州湾为例,展示了浮游植物生长的变化和其集群结构的改变的过程,揭示了营养盐Si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Si和水温是海洋生态系统的健康运行的动力。

光照、水温和营养盐对浮游植物生长重要影响大小的顺序

根据光照、水温、营养盐对浮游植物生长影响的研究结果,综合分析光照、水温、营养盐影响浮游植物生长的变化和其集群结构的改变,探讨了上述因子影响浮游植物生长的生理特征和其集群结构的改变特点。本文阐明光照、水温和营养盐对浮游植物生长影响的机理和过程,确定了它们对浮游植物生长重要影响大小的顺序,由小到大的重要影响程度依次为:光照、水温和营养盐Si。这样,在人类的活动中,首先要考虑输入大海的营养盐Si,其次要关注海洋的水温变化,为海洋生态的持续发展做出积极的贡献。

锦州湾浮游植物群落结构特征及其对环境变化的响应

锦州湾是我国北方污染严重的海湾,以水体的富营养化和重金属污染为特征。基于2011年8月(夏季)和2012年5月(春季)在锦州湾进行的航次调查,研究了该湾水采浮游植物的群落结构、时空分布及其对生态环境变化的响应。研究结果表明:锦州湾海域浮游植物群落主要由硅、甲藻组成,其生态类型主要为温带近岸型。春季和夏季共鉴定出浮游植物4门41属62种,硅藻在两个季节的物种数和细胞丰度上均占绝对优势,且底栖硅藻比例较高。夏季浮游植物细胞丰度平均值为41.44×103个/L,主要优势种为海链藻Thalassiosira spp.和叉角藻Cerarium furca;春季浮游植物细胞丰度平均值为13.80×103个/L,主要优势种为新月柱鞘藻Cylindrotheca closterium和中肋骨条藻Skeletonema costatum。锦州湾春季和夏季浮游植物群落组成差异明显,冗余分析(Redundancy analysis,RDA)表明硝酸盐浓度和水温分别是夏季和春季影响浮游植物群落结构的最重要环境因子。与历史资料相比,锦州湾优势种发生了显著变化,适于富营养化环境的微型浮游植物和部分耐污种在群落中占优势,表明人类活动引起的水体富营养化以及其它污染物,可能对浮游植物种类组成及分布产生了一定影响。

2009年夏季东海浮游植物群集

2009-08-18—29在东海海域(25°00′～32°00′N,120°30′～127°30′E)52个站位进行水文、化学和生物的综合调查,对调查海域的浮游植物群集运用Utermhl方法进行分析,共鉴定出浮游植物5门68属198种(含13个未定种)。浮游植物群集主要由硅藻和甲藻组成,还有少量的蓝藻、金藻和绿藻,优势物种为菱形海线藻(Thalassionemanitzschioides)、尖刺伪菱形藻(Pseudo-nitzschia pungens)、伏氏海线藻(Thalassionema foluenfeldii)、骨条藻(Skeletonemaspp.)、锥状斯克里普藻(Scrippsiella trochoidea)、柔弱伪菱形藻(Pseudo-nitzschia delicatissima)、简单裸甲藻(Gymnodinium simplex)、微小原甲藻(Prorocentrum minimum)、具槽帕拉藻(Paralia sulcata)和矮小短棘藻(Detonula pumila)等。浮游植物物种以广温广布型为主,长江口近岸海域出现少数半咸水种,台湾暖流流经海域和外侧黑潮水海域出现部分暖水性种。调查海域浮游植物细胞丰度为0.296×103～2 135.200×103个.L-1,平均值为58.031×103个.L-1;硅藻占浮游植物细胞丰度的比例最大,为0.296×103～2 112.000×103个.L-1,平均值为52.833×103个.L-1;其次为甲藻,细胞丰度为0.296×103～527.644×103个.L-1,平均值为11.271×103个.L-1。浮游植物细胞丰度表层分布以硅藻为代表,高值区出现在长江冲淡水影响的长江口近岸和闽浙沿岸海域及受上升流影响的台湾岛东北部海域,甲藻只在长江口东北部即南黄海南部海域出现丰度高值。细胞丰度在水体中的垂直分布变化为随水深增加逐渐降低。细胞丰度的断面分布基本呈近岸高于远岸趋势,E断面和F断面远岸站位也有丰度高值区出现。调查区Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数均在长江口近岸出现低值,其中Shannon-Wiener多样性指数高值区出现在调查区南部海域,Pielou均匀度指数高值区出现在调查区东南部海域。调查区浮游植物优势物种与环境因子的典范对应分析结果显示,伏氏海线藻、骨条藻、尖刺伪菱形藻和矮小短棘藻等硅藻优势物种与磷酸盐呈正相关性,锥状斯克里普藻、简单裸甲藻和微小原甲藻等甲藻优势物种和各环境因子相关性不明显。

2006年夏季长江口及其邻近水域浮游植物群集

根据2006年8月在长江口及其邻近水域(30°30′N～32°30′N,121°E～123°E)39个观测站采集的浮游植物水样,研究了该水域浮游植物群集特征。调查区浮游植物以硅藻和甲藻为主,此外还有少量的金藻、蓝藻和绿藻。浮游植物主要优势物种为脆指管藻(Dactyliosolen fragilissima)和中肋骨条藻(Skeletonema costatum)。浮游植物细胞丰度介于0.27～4830.09cells.mL-1,平均为290.92cells.mL-1,高值出现在调查区122°30′E～123°E水域,近岸细胞丰度较低。浮游植物细胞丰度的垂直分布特征是随水深增加先增大后减小,最大值出现在10m层。调查区两个断面细胞丰度由沿岸至冲淡水域呈增加趋势,但在调查区靠近外海一侧出现细胞丰度最低值。

2009年冬季东海浮游植物群集

2009年12月23日—2010年1月5日在东海海域(24°00'—32°00'N,120°00'—128°00'E)68个站位进行了水文、化学和生物的综合调查,应用Utermhl方法对调查海域的浮游植物群集进行了研究。经284个浮游植物采水样品的分析,共发现浮游植物4门67属171种(含13个未定种)。浮游植物群集主要由硅藻和甲藻组成,还有少量的蓝藻和金藻,物种以沿岸广温型为主,优势种为:具槽帕拉藻(Paralia sulcata)、菱形海线藻(Thalassionema nitzschioides)、柔弱伪菱形藻(Pseudo-nitzschia delicatissima)、安哥拉海链藻(Thalassiosira angulata=并基海链藻Thalassiosira decipens)和细弱海链藻(Thalassiosira subtilis)等。调查浮游植物细胞丰度介于0.356×103—142.578×103个/L,平均值为14.137×103个/L;硅藻占浮游植物细胞丰度的比例最大,介于0.356×103—142.578×103个/L,平均值为13.023×103个/L;其次为甲藻,细胞丰度介于0.356×103—11.378×103个/L,平均值为1.177×103个/L。调查海域表层浮游植物细胞丰度的平面分布由硅藻刻画,高值区出现在调查区北部即长江口东北部海域,甲藻在调查区南部和东南部丰度较高。细胞丰度在水体中的垂直分布趋势为先上升后下降,最大值出现在10m层。从断面分布上看,细胞丰度在调查区近岸和远岸较高、中部较低。Pearson相关性分析表明,调查区浮游植物细胞丰度与磷酸盐和硅酸盐浓度呈显著正相关,与温度呈显著负相关,与硝酸盐相关性不明显。

铁限制对浮游植物生长和群落组成的影响研究综述

Fe是浮游植物生长必需的微量元素,其供应对水体中浮游植物的生物量、生长速率以及种群组成均具有重要的影响。从Fe在浮游植物新陈代谢中的作用出发,重点对近年来国内外有关Fe对浮游植物光合作用、营养盐吸收利用以及浮游植物群落组成的影响等方面的研究进展作了较详细的介绍,认为:(1)Fe通常是HNLC海域中初级生产力的主要限制因子之一,Fe限制会导致浮游植物细胞色素密度以及相应的光合叶绿素减少,从而降低其光合作用速率,导致生长缓慢;(2)Fe限制还能改变浮游植物吸收营养盐(N、P、Si等)的速率和比例,影响浮游植物的种间竞争,进而影响其群落结构;(3)Fe加富能够改变水体中浮游植物的优势种群,在海洋中表现为硅藻占优势,而在淡水湖泊中则表现为绿藻和细菌占优势;(4)在淡水湖泊中总Fe含量普遍较高,但浮游植物可利用Fe的含量受水体中有机配体的种类和数量的影响,在一定条件下Fe也可能成为浮游植物生长的限制因子,这对进一步认识湖泊水华暴发的机制具有一定的意义;(5)有学者提出将施加Fe作为一种生态手段,来提高HNLC海域的初级生产力,从而缓解由于大气中CO2浓度增加而导致的全球变暖的趋势;相反地,将降低浮游植物可利用Fe含量作为一种生态手段,来控制富营养化湖泊中藻类的生物量及群落结构,从而缓解日益严重的水华问题,值得进一步研究和探讨。

丰、枯水期长江口邻近海域浮游植物群落结构特征及其环境影响初探

通过2013年3月和8月在长江口及其邻近海域进行的多学科综合调查,研究了枯水期和丰水期浮游植物的群落结构和空间分布特征,并探讨了影响其分布的环境因子效应。枯水期共发现浮游植物3门41属80种(不包括变种和变型),以硅藻为主,主要优势种为具槽帕拉藻(Paralia sulcata);浮游植物细胞丰度介于0.15×10~3~16.35×10~3 cells/L,平均值为(3.24±3.14)×10~3 cells/L;浮游植物细胞丰度在长江口外东北部海域形成高值,垂直变化较小,硅藻刻画了浮游植物的空间分布。丰水期共发现浮游植物4门67属135种(不包括变种和变型),甲藻物种数量和细胞丰度均升高,主要优势种为东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)和骨条藻(Skeletonemasp.);浮游植物细胞丰度介于0.2×10~3~1 925.45×10~3 cells/L,平均值为(41.67±186.00)×10~3 cells/L;浮游植物细胞丰度在长江口外形成南北两个高值区,随水深增加,细胞丰度逐渐降低。浮游植物的空间分布受长江口冲淡水影响,与盐度和浊度有显著的相关性;N/P比影响浮游植物群落结构,随着N/P比升高,甲藻的相对丰度升高,硅藻的相对丰度逐渐降低。浮游植物在层化水体的上层大量繁殖是底层低氧形成的必要条件,硅藻具有较高的沉降速率,因而以硅藻为主的群落更利于低氧的形成。

2006年秋季长江口及其邻近水域浮游植物群集

根据2006年11月在长江口及其邻近水域(30°30′N～32°30′N,121°E～123°30′E)39个测站采集的浮游植物水样研究了该水域浮游植物群集特征。调查区浮游植物以硅藻和甲藻为主,此外还有少量的金藻、蓝藻和绿藻。浮游植物细胞丰度介于0.13～59.69个/mL之间,平均为4.39个/mL,主要优势物种为圆海链藻Thalassiosira rotula和骨条藻Skeletonema spp.,调查区两个细胞丰度密集区分别出现在靠近口门以及外海水域。浮游植物细胞在20m层出现最大值。调查区两个典型断面的浮游植物分布特征分别由骨条藻和圆海链藻所刻画。固氮蓝藻铁氏束毛藻Trichodesmium thiebautii主要出现在调查区东部水域表层。根据浮游植物物种和细胞丰度进行聚类分析后,发现存在调查区东部与近岸2个浮游植物分区。

2006年春季长江口及其邻近水域浮游植物

根据2006年5月在长江口及其邻近水域(30°30′N-32°30′N,121°E-123°30′E)39个测站采集的浮游植物水样,应用Uterm觟hl方法初步分析研究了该水域浮游植物群集特征,并针对浮游植物优势物种与相关环境因子进行典范对应分析。调查区浮游植物以硅藻和甲藻为主,此外还有少量的金藻、蓝藻和绿藻。浮游植物细胞丰度介于0.76～6123.78 cells/mL之间,平均为397.94 cells/mL,主要优势物种为具齿原甲藻(Prorocentrum dentatum),骨条藻(Skeletonema spp).和米氏凯伦藻(Karenia mikimoto)i,细胞丰度明显高于2006年同航次网样分析结果,具齿原甲藻和米氏凯伦藻水采样品中为优势物种,网样中则较少检出,水采结果甲藻丰度比例远高于硅藻,与网采结果相反。甲藻物种数和丰度比例较往年明显增加,群集结构与其他季节有明显差异。浮游植物细胞丰度在5 m层出现最大值。两个典型断面的浮游植物分布特征受到具齿原甲藻、骨条藻和米氏凯伦藻共同影响。南部水域浮游植物群集多样性程度和物种均一性高于浮游植物密集区。应用典范性对应分析表明春季环境因子中盐度、溶解氧与甲藻相关性较大,硅藻与pH值和营养盐浓度关系更为密切。

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。

夏季东海PN断面浮游植物群集

2009年8月对东海PN断面11个站位进行了综合调查,对获得的53个浮游植物样品采用Utermhl方法进行分析,初步鉴定出浮游植物4门40属77种(不包括未定名种),其中硅藻28属54种,甲藻10属21种,金藻1属1种,蓝藻1属1种。调查断面浮游植物的细胞丰度介于0.044×103～113.3×103个/L,平均值为6.178×103个/L;硅藻占浮游植物细胞丰度的比例最大,介于0.037×103～106.9×103个/L,平均值为5.855×103个/L;其次为甲藻,细胞丰度介于0.037×103～13.1×103个/L,平均值为0.752×103个/L;金藻细胞丰度较低,只在个别站位出现;蓝藻细胞丰度介于0.037×103～1.148×103 trichomes/L,平均值为0.305×103trichomes/L。调查海区浮游植物的生态类型以温带近岸性为主,优势物种为:柔弱伪菱形藻(Pseudo-nitzschia delicatissima)、伏氏海线藻(Thalassionema frauenfeldii)、骨条藻(Skeletonema sp.)、简单裸甲藻(Gymnodinium simplex)、尖刺伪菱形藻(Pseudo-nitzschia pungens)、圆筛藻(Coscinodiscus spp.)、夜光藻(Noctiluca scintillans)、菱形海线藻(Thalassionema nitzschioides)、具槽帕拉藻(Paralia sulcata)、原多甲藻(Protoperidinium sp.)、铁氏束毛藻(Trichodesmium thiebautii)和锥状施克里普藻(Scrippsiella trochoidea)。浮游植物细胞丰度总体从近岸到外海呈逐渐降低的趋势,在近岸的YZ03站位表层达到最高值113.3×103个/L,在YZ12和YZ13站位达到34.2×103个/L和50.5×103个/L;外海的PN05站位也有细胞丰度高值区出现,这主要是受黑潮的影响所致。香农-威纳多样性指数和Pielou均匀度指数在断面中部较高,而在近岸处较低。

青草沙邻近水域网采浮游植物群落结构特征

根据2012年2-11月在青草沙邻近水域的采样调查,对调查水域网采浮游植物的群落结构特征进行了研究。共鉴定出浮游植物7门46属71种,浮游植物以硅藻为主,蓝藻和绿藻在群落中占有一定比重,此外还有少量的甲藻、金藻、隐藻和裸藻。浮游植物物种多为温带近岸物种并有少量淡水物种,骨条藻Skeletonema spp.在该水域全年都具有较高的优势度。青草沙邻近水域网采浮游植物平均细胞丰度春季最高,为548.09 ind/ml,夏季其次,冬季最低,为2.19 ind/ml,冬季各站之间细胞丰度差异最小。该水域浮游植物密集区日迁移主要受潮汐作用影响,而季节变动则主要受冲淡水转向影响,与长江冲淡水季节性扩展方向吻合。聚类分析结果表明,调查水域浮游植物类群存在季节差异,长江径流量的季节变动与长江冲淡水季节性转向可能是造成这种差别的主要原因。典范性对应分析表明,环境因子驱动长江口浮游植物群集产生季节变动,不同年份间存在相似性。

2014年冬季浙江中部海域网采浮游植物群集

于2014年12月至2015年1月,在121°42′E^126°18′E,28°43′N^30°02′N的浙江中部海域,对97个站位采集的浮游植物的种类组成、群落结构、细胞丰度进行了研究。共鉴定浮游植物6门53属163种(含19未定种),其中以硅藻为主,甲藻其次;浙江中部海域冬季浮游植物群落可分为4种生态类型:半咸水类群、沿岸广温型、近海广温广盐型、外海高温高盐型,其中最主要生态类型为近海广温型;浮游植物优势种为中华齿状藻(Odentella sinensis)、琼氏圆筛藻(Coscinodiscus jonesianus)、伏氏海线藻(Thalassionema frauenfeldii)、虹彩圆筛藻(Coscinodiscus oculus-iridis)、太阳双尾藻(Ditylum sol)、洛氏角毛藻(Chaetoceros lorenzianus)。浮游植物的细胞丰度范围为0.3×104个/m3~67.1×104个/m3,平均值为8.8×104个/m3,呈现近岸>近海>外海的分布特点,高值区位于三门湾至渔山列岛之间的海域;生物多样性指数平均值为3.36;Pearson相关性分析得出:调查海域浮游植物的细胞丰度与盐度呈负相关,与磷酸盐、硝酸盐成正相关。

酸化水体中的藻类研究

为研究酸沉降对水生生态系统的影响，１９９１年至１９９２年间，对地处我国重酸雨区域的重庆市郊６个水体中的藻类进行了比较研究，结果表明，绿藻门的种类最多，占种类总数的５０％以上，其次是蓝藻或硅藻。藻类的细胞密度、生物量和叶绿素ａ，在酸化水体中（ｐＨ值＜５．０）分别为２３．３～４９．９万个／Ｌ，０．５９～１．０５ｍｇ／Ｌ和０．６５～３．０１ｍｇ／ｍ３；在轻度酸化水体（６．０＞ｐＨ值＞５．０）分别为４３３．９～６８０．０万个／Ｌ，６．６～２１．７５ｍｇ／Ｌ和１４．６６～２５．１９ｍｇ／ｍ３。三项指标均随水体酸度的增加而减少。酸化水体中的藻类生长潜力（ＡＧＰ）很弱，低ｐＨ值和可给态磷的不足是造成ＡＧＰ低的主要限制因素。

春末三峡大坝首次蓄水期长江口浮游植物群集

根据2003年6月三峡大坝第1次蓄水期长江口及其邻近水域(28°—33°N,120°—125°E)34个测站采集的浮游植物水样,报道了该水域浮游植物群集特征.结果表明:调查区浮游植物以硅藻和甲藻为主,伴有少量的绿藻和金藻.浮游植物细胞丰度介于0.2～1504.2 cells.ml-1,平均为72.7 cells.ml-1,主要优势物种为骨条藻(Skeletonema sp.)、具齿原甲藻(Prorocentrum dentatum)和锥状施克里普藻(Scrippsiella trochoidea).调查区表层两个浮游植物密集区分别位于北部的冲淡水域和西南部近岸水域.浮游植物细胞丰度最大值出现在中层(10 m层),最小值出现在底层.冲淡水域的优势物种是骨条藻,主要出现在表层;而在长江冲淡水与台湾暖流、黄海混合水交汇的水域,优势物种为具齿原甲藻,主要分布在表层和中层.