苏北浅滩营养盐的分布特征与控制因素

本文根据2017年3、5、9月对苏北浅滩海域3个航次的调查数据,分析了调查海域溶解态营养盐的浓度与时空分布特征,并探讨了影响苏北浅滩营养盐分布变化的控制因素及其与浒苔暴发之间的关系。结果表明NO_(3)^(-)-N从3月至5月平均浓度略微降低,而9月NO_(3)^(-)-N平均浓度又降低至17.5μmol/L;PO_(4)^(3-)-P、SiO_(3)^(2-)-Si平均浓度从3月到5月再到9月均先降低后升高。NH_(4)^(+)-N平均浓度从3月的2.38μmol/L上升至5月的7.44μmol/L,整个调查海域浓度较高,尤其是南部海域,9月又下降至1.28μmol/L。5和9月DON平均浓度显著低于3月。苏北浅滩海域NO_(3)^(-)-N、PO_(4)^(3-)-P、SiO_(3)^(2-)-Si浓度均呈现由近岸向远岸梯度递减的平面分布特征,主要受咸淡水混合过程控制;NH_(4)^(+)-N、DON的高值区呈斑块状分布,南部海域高值分布与养殖废水排放、大型藻类有关。N/P比值均偏离Redfield值,调查海域为磷限制。河流输入、水产养殖废水排放、地下水输入、大型藻类吸收是影响N、P营养盐浓度和形态时空变化的主要因素,而SiO_(3)^(2-)-Si的分布变化主要受陆源输入的影响。

渤海和南黄海沉积物中氨氧化微生物对硝化潜势的相对贡献

硝化作用是海洋氮循环的核心过程。作为硝化过程关键步骤的氨氧化过程的主要参与者,氨氧化古菌和氨氧化细菌对硝化作用的相对贡献是海洋氮循环关注的热点问题之一。本文选取渤海和南黄海20个站位的表层沉积物,通过微宇宙培养实验研究了沉积物中氨氧化古菌和氨氧化细菌对硝化潜势的相对贡献。结果表明,渤海和南黄海海域表层沉积物中潜在硝化速率(以氮计,下同)为0.0046~0.2831μmol/(g·d),其中氨氧化古菌潜在硝化速率为0.0043~0.2743μmol/(g·d),氨氧化细菌潜在硝化速率为0.0004~0.0560μmol/(g·d)。氨氧化古菌是硝化潜势的主要贡献者,在渤海海域的贡献率为59.79%~97.95%,在南黄海海域的贡献率为18.47%~94.26%。渤海海域潜在硝化速率显著高于南黄海海域。此外,本研究海域中盐度是影响潜在硝化速率的关键环境因子,对渤海海域的分析则表明越高的NO_(3)^(-)浓度可能指示着越高的硝化潜势。在河口及近海沉积物中,氨氧化古菌在硝化过程中起着更加重要的作用;河口和近岸沉积物硝化潜势总体高于远海。本研究为进一步认识近海海洋氮循环过程提供了参考依据。

硅藻C_4固碳途径的研究进展

硅藻不仅对全球初级生产力有重要贡献,还在碳的生物地球化学循环、维持海洋生态系统稳定方面起到了重要作用,因此受到广泛关注。结合新兴的高通量测序技术对硅藻固碳途径进行研究,已经证明其在基因组层次上C_4途径所需关键基因的存在,而转录组测序技术则可以在基因组的基础上,结合一系列特定的环境因子展开更深一步的研究。虽然一些硅藻种类中的单细胞C_4途径在其体内的作用仍存在争议,但随着同位素标记,实时荧光定量PCR等技术的发展与应用,这一领域的相关证据不断积累,并发现这一机制除了可以提高Rubisco酶的CO_2固定效率以外,还具有降低光呼吸强度,为碳代谢相关的途径提供还原力和中间代谢产物的重要意义。通过C_4途径与不同生态学尺度相结合的研究,不仅明确了该过程在代谢产物运输和能量流动方面的运行情况,还可以更好得解释硅藻在海洋环境中取得的巨大成功。

海洋沉积物中细菌DNA和RNA水平群落差异

海洋沉积物中的微生物在生物地球化学循环中具有重要作用.目前,细菌群落的研究多基于16S rRNA基因(DNA)展开,但DNA不仅包括活性微生物DNA也包括非活性微生物DNA,而RNA水平则可表征环境中具有活性的微生物种群.本研究采用荧光定量PCR和Illumina高通量测序技术,在DNA和RNA水平上研究了渤海和南黄海表层沉积物中细菌群落结构.结果表明,细菌DNA基因丰度比RNA基因丰度高1~2个数量级,DNA水平群落多样性高于RNA水平,二者群落结构差异显著.沉积物中的细菌具有活跃的化能异养、硫酸盐还原和硝化作用.基于16S rRNA基因的测序在探索微生物群落功能时可能会误判重要的功能微生物,总细菌群落中的"稀有生物圈"可能包含转录活跃者,发挥着重要的生物地球化学作用.总体而言,在分析来自稳定沉积环境的细菌群落结构时,基于16S rRNA的研究更能反映真实的生态状况.

辽河口芦苇湿地细菌和古菌群落周期日变化特征

采用实时荧光定量PCR和Illumina高通量测序技术对秋季辽河口芦苇湿地水体中一昼夜细菌和古菌群落特征进行了研究.测序共获得52802条细菌和106091条古菌高质量序列,以97%的相似性聚类并抽平后共划分了530和979个OTU.结果表明,湿地水体中浮游细菌和古菌群落丰度均在早上达到最高值,夜晚达到最低值.细菌和古菌群落多样性指数均存在周期日变化,不同时间细菌和古菌群落结构和组成具有显著差异.此外,古菌群落组成特征表明辽河口芦苇湿地具有较高的潜在甲烷生成能力.本研究为进一步认识河口湿地细菌和古菌群落特征和功能奠定了基础.

中肋骨条藻快速可视化现场检测方法的建立与应用

中肋骨条藻(Skeletonema costatum)是一种全球海域广布种与赤潮多发种,对其进行检测与监测对海洋生态环境研究具有重要意义。本研究以核酸快速提取方法及环介导恒温扩增技术为基础,建立了一种针对中肋骨条藻的快速可视化现场检测方法。该方法特异性强、灵敏度高(可达1.2 pg基因组DNA)、检测时间短(100 min以内),可通过反应体系颜色变化对藻细胞有无进行快速判断。该方法经过大量野外样品的验证,具有较高的可行性,可被推广应用于中肋骨条藻的现场监测工作中。

海水酸化对中肋骨条藻的影响

为探讨海水酸化对中肋骨条藻(Skeletonema costatum)的影响,本文选择pH和p CO_(2)两个影响海水酸化的主要因素对中肋骨条藻进行处理,测定了不同条件下该藻的生长速率、叶绿素荧光参数、颗粒有机碳(particulate organic carbon,POC)、颗粒有机氮(particulate organic nitrogen,PON)含量以及C/N。结果表明,海水酸化显著抑制中肋骨条藻生长,酸化组的生长速率为0.86/d,对照组的生长速率为0.99/d,这种抑制效应主要来自p CO_(2)的影响。海水酸化对中肋骨条藻的光合效率无显著影响。海水酸化使中肋骨条藻细胞的POC含量显著提高37.1%,PON含量显著提高43.3%,其中,POC含量受pH和p CO_(2)的共同影响,而PON含量主要受p CO_(2)影响,推测这种效应是p CO_(2)升高影响关键的代谢过程所致。海水酸化对中肋骨条藻C和N的积累具有促进作用,但藻细胞中C/N无显著性变化。