夏季长江口邻近海域活体底栖有孔虫优势种群及分布特征研究

针对长江口及其邻近海域活体底栖有孔虫相关研究较为缺乏的问题,本研究对2016年7月长江口海域33个站位的表层沉积物进行了活体底栖有孔虫属种的鉴定和分析。发现研究海域活体底栖有孔虫共23属31种,丰度范围为0~21 ind./g,简单分异度范围为0~16种。优势种群为优美花朵虫(Florilus decorus)、杰克逊小九字虫(Nonionella jacksonensis)、亚易变筛九字虫(Cribrononion subincertum)、耳状脓泡虫(Cancris auriculus)、日本半泽虫(Hanzawaia nipponica)、条纹判草虫(Brizalina striatula)、亚洲沙壁虫(Arenoparella asiatica)、毕克卷转虫变种(Ammonia beccarii vars.)和压扁卷转虫(Ammonia compressiuscula)。活体有孔虫丰度较高的区域多集中在A3和A4断面所在海域,而在研究区域的东北部海域丰度整体较低。除长江口门以外,近岸海域具有“丰度高、属种少”的特征,而在A3和A4断面的远岸海域,则具有“丰度高、属种多”的特征。有孔虫的分布情况表明,A.beccarii vars.是研究区域内活体分布最广的种群,F.decorus是活体占比最高的种群,同时也是除A.beccarii vars.以外分布最广的种群。C.subincertum的丰度随离岸距离的增大而迅速减小,是典型的近岸优势种。

国家一流本科专业学科前沿课的教学思考--以有孔虫-古大洋环境重建的重要标志课程为例

建设海洋强国,需要培养具有坚实的专业基础、国际化的视野、很强的创新能力的海洋科学专业高层次后备人才。为此,我们为海洋科学专业高年级本科生开设学科前沿课有孔虫-古大洋环境重建的重要标志。该课程以引导、自主学习、讨论和实验等方式,锻炼学生们通过重建有孔虫及其壳体地球化学特征知识体系,探索其在大洋地层的划分与对比、古洋流重建、古海水化学、古生产力以及海岸带演化等方面国际前沿问题的能力。初步实践表明,对新时代的大学生,这是一种值得推广的教学方式。

早期成岩条件下有孔虫壳体矿物稳定性:模拟实验的启示

为了模拟早期成岩条件下钙质壳有孔虫壳体中碳酸盐矿物的稳定性及分解转化,文章对浙江台州大港湾滩涂沉积物中的优美小九字虫(Nonionella decora,CF1)、奥茅卷转虫(Ammonia aomoriensis,CF2)和暖水卷转虫(Ammonia tepida,CF3)壳体在硫离子、异化铁还原菌(dissimilatory iron-reducing bacterium,DIRB)和硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacterium,SRB)作用下的形貌、结构和成分变化进行了分析。结果表明,初始S^(2-)≥64 mmol/L时,S^(2-)可以显著促进CF1和CF3壳体中方解石的溶解;对CF2,初始S^(2-)≥128 mmol/L时溶蚀现象明显;溶蚀作用主要发生在壳体表面锯齿构造位置。DIRB对三种有孔虫壳体中的方解石均产生强烈溶解作用,SRB对方解石的溶解无明显促进作用。S^(2-)作用不改变方解石Raman光谱特征,DIRB和SRB作用导致其Raman光谱整体发生5~7 cm^(-1)的移动。S^(2-)、DIRB及SRB作用均可促进壳体内部矿物的溶解和Mg的均一化,DIRB和SRB的代谢产物同时可以促进壳体中次生富Mg碳酸盐矿物的生成。研究认为,早期成岩环境中的DIRB对有孔虫壳体成分和结构的改变强于S^(2-)和SRB,但在长时间尺度上,SRB的作用也不可忽略。

小众化科技知识传播的发展与相关建议探究——以有孔虫知识科普为视角

以我国有孔虫研究的科普工作为视角,梳理发展时期和传播渠道,反思传播局限,有针对性地提出科学普及与群众生活、圈层文化、科技创新协同发展的建议。期望在遵循小众化科技知识传播规律的基础上,运用契合自身特点与传播空间的方法与手段,推动该类知识科普的积极发展。

有孔虫方解石壳体化学组成的生命效应机理探究

有孔虫壳体钙化形成的方解石中的元素和同位素组成在重建古海洋演化方面有着广泛的应用。然而,前人发现有孔虫方解石和同海水成分的溶液中沉淀的无机方解石的化学组成有着显著差异,表明有孔虫方解石壳体的化学组成受到了“生命效应”的影响。为了探究这种“生命效应”背后的控制因素,更可靠地利用古海洋指标,前人从钙化过程及元素分配机理方面开展了一系列研究。文章总结了目前提出的有孔虫钙化的两种主要方式,即海水液泡内吞作用与Ca^(2+)离子跨膜转运作用。其中,在封闭或半封闭的钙化空间内,流体微量元素组成随着碳酸钙沉淀产生的瑞利分馏效应,成为解释有孔虫微量元素分配“生命效应”机理的经典模型。然而,这一模型仍难以定量解释有孔虫方解石壳体低镁的机制、钙同位素组成、以及镁钙比值对温度的敏感性。生物碳酸盐,包括有孔虫方解石,在形成时可能普遍存在亚稳态前驱碳酸盐物相。亚稳态前驱碳酸盐转化成方解石时产生的微量元素分配效应可能是解释有孔虫低镁的重要原因。最近,球文石物相在活体有孔虫中的发现支持了这一认识,但碳酸盐前驱体转化为方解石时的微量元素分配和同位素效应目前罕有研究。文章着重介绍了有孔虫中球文石前驱体转化为方解石时微量元素的分配模型,这一模型可以定量解释有孔虫低镁的现象。同时,结合前人实验室合成球文石和有孔虫方解石壳体的Ca同位素数据,类比颗石藻钙化过程中的Ca同位素分馏机制,作者从钙同位素角度进一步推测有孔虫方解石壳体化学组成的生命效应机理。亚稳态前驱体在有孔虫钙化过程中可能对微量元素分配与同位素分馏的“生命效应”有着重要贡献,未来需从其它微量元素和同位素的角度对该模型进一步验证。

当美术老师巡到有孔虫——海洋与美术学科融合的课堂教学探索

有孔虫是带壳的海生单细胞动物。它有碳酸钙质的壳,壳由单房、双房和多房组成,因其房室之间有孔相通,故称有孔虫。偶然的机会,我带儿子在青岛南海路中科院海洋研究所举办的公益科普展上认识了这种超级小的海洋生物。它们的形状多种多样,奇奇怪怪,有的像花朵、有的像海螺、有的像头盔、有的像贝壳在那么小的外壳上由各种大大小小的孔自然形成的图案无比精美,被称为“大自然的艺术品”。

郑守仪:有孔虫研究的佼佼者

1956年6月30日,一位文静娴雅的学子怀着激动的心情登上了从菲律宾马尼拉飞往中国香港的航班。后来,她成为中国有孔虫研究的俊夜者,使我国现代有孔虫研究身世界前列。她就是中国科学院院士、中国科学院海洋研究所研究员——郑守仪。

南大洋南极带现代浮游有孔虫Neogloboquadrina pachyderma(sinistral)钙化作用受控于海水温度而非海洋酸化

浮游有孔虫Neogloboquadrina pachyderma (sinistral)作为中高纬度海洋优势种,是当地碳酸钙(CaCO)生产的重要组成,然而关于该种钙化作用受控因素以及对未来海洋环境变化的可能响应方式却知之甚少.本研究基于优化的粒径标准化壳体重量(SNW)实验清洗方法,测试了南大洋南极带阿蒙森海、罗斯海和普里兹湾海区表层沉积物中N. pachyderma (sin.) SNW,在确认SNW并未受深海碳酸盐溶解作用影响的前提下,通过N. pachyderma(sin.) SNW来反映现代过程中该种的钙化程度.对比N. pachyderma (sin.) SNW与其所在钙化深度的温度、盐度、营养盐浓度以及碳酸盐系统等参数,发现200~250、250~300以及300~355μm粒径范围内N. pachyderma (sin.)SNW均与海水温度高度相关,海水温度每上升1℃, SNW增加约30%.这一结果表明现代南大洋南极带N. pachyderma (sin.)钙化作用主要受温度控制,而不是海洋酸化等其他环境要素.钙化生成CaCO过程将向大气释放CO,因此推断在全球变暖的气候背景下,南大洋南极带N. pachyderma (sin.)钙化增强将减弱海洋碳汇效应,形成全球变暖的正反馈.

胶结壳有孔虫对长石的选择性利用

文章采用扫描电镜、红外光谱、拉曼光谱、粒度分析等方法对浙江台州大港湾滨海沉积物中的胶结壳有孔虫亚洲波斯基砂虫(Polskiammina asiatica)和抱球砂抱球虫(Ammoglobigerina globigeriniformis)的壳壁进行了分析。结果表明,两种有孔虫壳壁具有相似的物质组成,主要包括矿物颗粒、有机外膜、有机内壁衬层、覆盖矿物的有机膜和连接矿物的丝状有机质。构筑壳壁的矿物主要有石英、长石和高岭石,有机物主要为酸性糖蛋白和脂肪。两种有孔虫倾向于选取沉积物中粒径较小的矿物,矿物粒径分布范围较小。壳壁中长石集中分布于有孔虫中心和外壁,很少出现于房室之间的隔板中。分析认为,壳壁曲率和矿物成分制约了长石的特异性分布,而长石的特异性分布有利于提高壳壁稳定性和有孔虫对能量及营养元素的获取。

底栖有孔虫Δδ^(13)C定量重建海洋深水氧气含量的原理及应用

海洋中的溶解氧是生物地球化学循环的重要参数。在全球变暖的背景下,海洋缺氧是当前面临的环境问题之一,定量重建海水氧气含量在预测未来气候和生态环境变化中尤为重要。以往常用的代用指标大多只能定性或半定量地重建海洋深水氧气含量,而近年来新发展的底栖有孔虫表生种Cibicidoides wuellerstorfi和内生种Globobulimina spp.的碳同位素梯度(Δδ^(13)C)被认为可以在20~235μmol/kg范围内定量重建海洋深水氧气含量。目前,底栖有孔虫Δδ^(13)C重建深水氧气含量的研究多集中于边缘海,对开阔大洋的关注不足。本文通过对比不同海洋深水氧气含量代用指标的异同,厘清底栖有孔虫Δδ^(13)C重建海洋深水氧气含量的原理及影响因素,归纳底栖有孔虫Δδ^(13)C在全球范围内的应用,这对约束地球系统模型的结果具有重要意义。

基于有孔虫指数评估西沙群岛羚羊礁过去2600年的生态环境状况

有孔虫指数(Foram Index,FI)是利用珊瑚礁区沉积物中底栖有孔虫功能组(藻类共生种、机会种、非自养种)的含量评估珊瑚礁区生态环境健康状况的指标,迄今中国对该指标的应用还较少。文章以西沙群岛羚羊礁的潟湖中钻取的LYJ2岩芯为材料(全长287 cm,底部对应的年代为2665 a BP),以0.5 cm的间隔取样,在显微镜下鉴定有孔虫功能组,计算FI值。结果显示:1)近2600年的FI变化范围为4.1~7.9,均值为5.9。2)FI成波动变化的模式,具体可分为3个上升期:2380―1628,1212―572和252―92 a BP;3个快速下降期:1628―1212,572―252和92 a BP至今及1个小幅下降期:2665―2380 a BP;3)FI在长期变化趋势上叠加不同尺度的年代际波动,具有66.7、54.4 a等周期。基于FI值对珊瑚礁健康状况的评估标准,推测近2600年来西沙羚羊礁的生态环境总体是健康的;基于FI值与海表温度对比分析,推测羚羊礁FI值主要受海表温度影响,与气候变化具有一致性,FI高值与中世纪暖期、罗马暖期大致对应,而低值与小冰期、黑暗时代冷期大致对应;FI值具有3次快速下降阶段,前两者(1628―1404,572―252 a BP)与黑暗时代冷期、小冰期相对应,可能是由于冷期冬季风增强导致大气粉尘物质增多、降雨增加、羚羊礁海域营养物质增加所致;后者(92 a BP至今)与近40年来西沙群岛珊瑚礁生态系统的快速退化相对应,可能是由人类活动加剧、大气氮沉降通量增加等导致的羚羊礁海域营养浓度升高所致。文章揭示了有孔虫指数可大体记录南海珊瑚礁的健康状况,可用于对地质历史时期珊瑚礁健康状况的评估。

印度洋东经90°海岭表层沉积物浮游有孔虫分布特征及其影响因素

对东印度洋90°海岭附近海域82个表层沉积物样品中的浮游有孔虫进行鉴定统计分析,揭示了研究区表层沉积物中浮游有孔虫区域分布特征,并对其影响因素进行了初步探讨。研究表明,东印度洋90°海岭附近海域表层沉积物中浮游有孔虫呈现典型的热带-亚热带组合特征,共鉴定出浮游有孔虫30种。运用聚类分析,得到3个浮游有孔虫组合:组合类群Ⅰ主要分布在5°~10°N的孟加拉湾南部开阔海域,主要种属包括Globigerinoides sacculifer, Globigerinoides ruber, Neogloboquadrina dutertrei,体现了生产力及海水盐度对有孔虫组合的影响;组合类群Ⅱ主要在5°N至5°S,沿东经90°海岭分布。主要种属包括Globigerinoides ruber,Globorotalia menardii,Neogloboquadrina dutertrei,体现了水深及生产力对有孔虫组合的影响;组合类群Ⅲ对称分布在组合类群Ⅱ两侧水深较深的海域,主要种属包括Globorotalia tumida, Globorotalia menardi, Pulleniatina obliquiloculata,体现了水深对有孔虫组合特征的影响。根据有孔虫组合类群分布特征,推断水深、盐度及生产力是影响本海域浮游有孔虫分布的最主要因素。

北冰洋西部表层沉积物中的浮游有孔虫稳定氧、碳同位素与水团性质的关系

浮游有孔虫Neogloboquadrinapachyderma(sin.)在北冰洋的古海洋学研究中已经得到广泛的应用。然而对该属种的研究主要集中在北冰洋的东部。本文对中国首次及第二次北极科学考察在北冰洋西部所采集的32个表层沉积物中N.pachyderma(sin.)壳体进行了稳定氧、碳同位素分析,并试图找出其与水团性质的关系。对北冰洋西部N.pachyderma(sin.)的研究显示,该属种主要生活在北冰洋西部30—100m水深范围,其壳体的δ18O差异在楚科奇海主要反映水体盐度和温度的差异,而在楚科奇海台、北风脊海域和加拿大海盆则主要反映水体盐度的差异。N.pachyderma(sin.)壳体的δ13C差异主要反映水体营养状况的差异,在楚科奇海中部其壳体δ13C的轻值反映低营养盐利用率,在北风脊东侧的加拿大海盆反映营养盐的再生环境,而在楚科奇海台和北风脊海域其壳体δ13C的重值反映低营养环境。

认知视域下有孔虫命名中的意象隐喻

有孔虫命名有其独有特点,需兼顾生物特性和语言择取。该类命名中存在大量的意象隐喻。在认知视域下,意象隐喻背后蕴藏着人类的认知机制,其生成与解码均渗透着认知属性,且隐喻式命名亦可达到认知经济性。解构含有多个意象隐喻的有孔虫命名时调动了概念整合网络中的四个心理空间。在合成空间中,多个意象经过组合、完善与扩展,最终生成浮现结构。解构有孔虫命名中的意象隐喻,对于其他诸领域的命名活动亦有一定的借鉴和指导意义。

热带西太平洋沉积物浮游有孔虫壳体发育过程的三维重建与壳体形态对生态和古海洋的指示意义

浮游有孔虫钙质骨骼的生物学功能及其作用机制尚不完全清楚,之前的研究认为壳体通过提供负浮力在调节浮游有孔虫的受力平衡中起作用。然而,很少有研究对浮游有孔虫的个体发育过程进行重建和定量分析以揭示在其生命过程中壳体的功能。本研究利用同步辐射X射线断层显微术(SRXTM)重建了来自热带西太平洋沉积物岩芯中的6个不同属种的浮游有孔虫壳体的个体发育。通过计算每个腔室形成前后的壳体和细胞质的总质量,能够确定整个个体发育过程中的平均密度变化模式。不同生态位属种的平均密度变化模式差异显著,表明浮力调节可能与生命周期中的垂直迁移有关,尤其是对于无刺浮游有孔虫属种。个体发育过程中的平均密度变化模式揭示了整个个体发育过程中浮力调节的范围,这可能是影响无刺浮游有孔虫属种垂向迁移的因素之一。此外,浮游有孔虫的形态演化可能涉及对生活水体垂直结构变化的适应。

激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)法测定底栖有孔虫中的元素/钙比值

有孔虫中的微量元素/钙比值是反演古海洋环境和指示现代海洋污染的有效指标。为实现对现代底栖有孔虫进行高效准确的原位分析,建立了基于激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)法测定现代底栖有孔虫元素/钙比值的分析方法。经优化激光能量密度为5 J/cm^(2)、剥蚀斑径为44μm、剥蚀频率为5 Hz、载气流速为0.75 L/min,对每个有孔虫骨架中心部分随机测试7点后取平均值,获得了两种有孔虫样品的元素/钙比值的测试结果,与已发表研究结果吻合良好。对单个有孔虫腔室和隔膜线的元素/钙比值进行了均一性评价与探讨,结果表明,Mg、P、Mn、Na、Sr、B元素可作为单个有孔虫研究的特征元素。对2种典型的现代底栖有孔虫进行了主成分分析,初步实现了基于LA-ICP-MS元素分析的两种种属有孔虫之间的聚类分区,进一步验证了骨架选点法对于有孔虫含量分析比对及聚类分析的可靠性。方法经优化后绿色、高效,可为相关古生物分析研究提供参考。

浮游有孔虫表层水种不同形态类型壳体的Sr/Ca记录

浮游有孔虫表层水种Globigerinoides ruber (白色)和Trilobatus sacculifer壳体是过去海洋环境信息的重要载体,其壳体Sr/Ca比值在重建古海洋环境变化中具有较大潜力,因此本文旨在探讨G. ruber(白色)和T. sacculifer的不同形态类型Sr/Ca比的差异及其影响因素。对取自西菲律宾海的MD06-3047B沉积物岩芯中G. ruber的两种形态类型,即G. ruber(sensu stricto, s.s.)和G. ruber(sensu lato, s.l.),以及T. sacculifer的两种形态类型,即T. sacculifer (with sac)和T. sacculifer (without sac)壳体的Sr/Ca进行了测试分析。结果显示,MIS 3期(~48 ka)以来,MD06-3047B岩芯中G. ruber s.s.和G. ruber s.l.的Sr/Ca差异较小;而T. sacculifer (with sac)和T. sacculifer (without sac)的Sr/Ca存在显著差异,且前者显著高于后者。通过与同站位表层海水温度和盐度等记录的对比,发现研究区G.ruber s.s.、G. ruber s.l.和T. sacculifer (without sac)壳体的Sr/Ca可能主要受控于海水温度,而T. sacculifer (with sac)壳体Sr/Ca受到海水盐度的影响。

YSDP102钻孔有孔虫动物群与南黄海东南部古水文重建

所研究的YSDP1 0 2钻孔岩心 (33°49.496′N ,1 2 5°45.0 0 9′E)是由韩国能源研究所和中国国土资源部海洋地质研究所于 1 995年 8月联合取自南黄海东南部水深 62m的巨厚泥质沉积区内 ,岩心长 60 65m。通过对岩心沉积物中浮游和底栖有孔虫动物群的分析 ,结合相应的AMS1 4 C测年数据 ,对黄海暖流及与其相伴生的南黄海东南部冷水体的形成及演化进行了初步的探讨。结果表明 ,黄海暖流及与其相伴生的南黄海东南部冷水体形成于距今约640 0日历年前。形成伊始 ,冷水体处于明显的强势状态 ,而暖流的强度却相对较弱 ,这一过程约持续了 2 2 0 0年左右 ,是南黄海东南部巨厚泥质沉积区的主要堆积期。直到距今 42 0 0日历年前后 ,黄海暖流的影响强度开始加强 ,冷水体相对减弱 ,直至达到现代的水文状态。

南海西部浮游有孔虫含量与水深关系定量研究

南海西部 4°～ 18°N ,10 8 5～ 115°E海域表层沉积物中有孔虫定量分析表明 ,从陆架至深海盆区 ,随着水深增加 ,底栖有孔虫丰度总体呈下降趋势 ;而浮游有孔虫在上陆坡区水深 2 0 0～ 2 0 0 0m处最丰富 ,向浅水和深水方向 ,其丰度均下降 ,浮游有孔虫百分含量 (P)与水深 (D)有明显的相关关系。但在陆架区和陆坡-深海盆区 ,两者关系完全不同 :在陆架区随水深增加浮游有孔虫百分含量明显增大 ,而在陆坡 -深海盆区 ,两者呈负相关关系。经定量拟合水深小于 2 0 0m的陆架区 ,浮游有孔虫含量与水深满足关系式 :lnD =0 0 2 1P +3 2 0 8;而在水深大于 2 0 0m的陆坡 -深海盆区 ,两者满足D =- 5 2 6 3P +5 2 10 5 2。这主要是由于陆架区随水深增加 ,浮游有孔虫增加 ,但水深大于 2 0 0m后 ,碳酸盐的溶解起主要作用 ,浮游有孔虫比底栖有孔虫更易于溶解 ,造成其含量随水深增加而下降。

柴达木盆地盐湖有孔虫的发现及其地质意义

青海省柴达木盆地小柴旦盐湖第四纪晚期沉积内发现海相世系的有孔虫化石希望虫Elphidium sp.,而且与典型盐湖介形类肥胖真星介Eucypris inflata共生,这是罕见的发现。该湖海拔3172m,距最近的海1700km,迄今为止,是地球上发现有孔虫距海遥远且海拔最高的盐湖。根据柴达木盆地地理和沉积、生物演化史分析,难以用海侵或残留海观点解说该有孔虫的来源。这一发现说明内陆盐湖存在少量海相世系生物是个事实。论文讨论了空中通道是一个可能的生物传布途径。将今论古,如果在含盐岩系中出现少量广盐性有孔虫或其他海相世系生物化石,需要作具体分析,不一定全都是海侵或残留海的证据。