夏季北冰洋海域微微型和微型浮游生物的多样性及其群落结构研究

【摘要】：海洋微微型和微型浮游生物是海洋中丰度很高的类群，在海洋生态系统的物质循环和能量流动中起着重要作用，且本身具有非常丰富的多样性，更是海洋初级生产力的主要贡献者。近年来全球变暖导致北极气温快速升高，处于这样的不断变化的北极环境中，微微型和微型浮游生物的群落结构和多样性也会发生很大的改变。为了了解北极海域微微型和微型浮游生物的变化特征，本文利用变性梯度聚丙烯酰胺凝胶电泳（DGGE）和构建克隆文库等分子生物学技术，对2010年夏季楚科奇海、白令海和加拿大海盆等北冰洋三个海域的微微型和微型浮游生物的多样性，群落结构，空间分布以及与环境因子之间的关系进行研究。主要研究结果如下： 运用DGGE技术，对2010年楚科奇海R断面1、5、7、9站位的微微型和微型浮游生物的多样性进行分析发现，楚科奇海的浮游细菌的多样性远远大于微微型和微型真核浮游生物，R5-48m浮游细菌的香侬多样性指数最高，为3.29，R7-10m微微型和微型真核浮游生物的香侬多样性指数最高，为2.69。通过构建克隆文库确定楚科奇海浮游细菌的主要类群包括α-变形杆菌门，γ-变形杆菌门和拟杆菌门等3大类群，和2008年夏季楚科奇海的浮游细菌类群相比，其种类较少。楚科奇海微微型和微型浮游真核生物的类群主要包括链形植物门，子囊菌门，担子菌门，变形虫门和未培养的真核生物等5大类群，所属门类较多，但数量较少。浮游细菌中有40%的克隆序列与已知序列的相似度小于94%，这说明北冰洋中存在着许多未知的新物种。 白令海在北冰洋中的地理位置比较特殊，它和白令海峡是连接北太平洋和北冰洋的桥梁。对2010年夏季白令海B断面7、13、15站位的微微型和微型浮游生物的多样性，群落结构，空间分布以及与环境因子之间的关系进行分析发现，在白令海海盆区B07-50m，其浮游细菌的香侬多样性指数是最高的，为2.61；香侬多样性指数最低的是B07-3m，为1.99。微微型和微型浮游真核生物的香农指数最大值在B07-10m，为2.48；最小值位于B07-50m,为1.79。通过克隆测序，鉴定出的浮游细菌类群分为4大类，分为α-变形杆菌，β-变形杆菌，γ-变形杆菌和拟杆菌。其中γ-变形杆菌所占的比例最大，为53%，是白令海中的优势种群；拟杆菌其次，为37%。这些浮游细菌在白令海中的分布情况为：γ-变形杆菌和拟杆菌存在于3个位点的所有水层中，α-变形杆菌只存在于7站位的50和100m水层中，β-变形杆菌除B13-0m外，存在于其他站位的所有水层中。α-变形杆菌的分布，与盐度和硝酸盐的浓度有显著的正相关关系。微微型和微型浮游真核生物的主要类群包括Alveolates,Stramenopiles,绿藻门，定鞭藻纲以及未知类群。其中Alveolates类群所占的比例最大，为64%，是白令海微型浮游真核生物丰度较高的类群，在Alveolates类群中主要包括甲藻和纤毛虫，其中甲藻是优势种群。绿藻门中发现了Micromonas pusilla，推测其是白令海初级生产力的贡献者。 在夏季加拿大海盆SR，BN和MS站位中，浮游细菌多样性最高的是MS01-30m,为2.65；最低的是BN04-10m，为2.11。微微型和微型浮游真核生物多样性最高的是BN03-47m，为2.56；最低的是MS03-30m，为2.03。通过克隆建库，得知加拿大海盆浮游细菌类群分为5大类：α-变形杆菌，γ-变形杆菌，拟杆菌，厚壁菌和蓝细菌。γ-变形杆菌的比例也是最大的，发现了蓝细菌门中的原绿球藻，虽然数量较少，但是对加拿大海盆初级生产力的增加仍有贡献。加拿大海盆的微微型和微型真核浮游生物包括7大类群：Alveolates, Stramenopiles,绿藻，定鞭藻，有孔虫，扁形动物和节肢动物等。Alveolates和Stramenopiles是加拿大海盆微型真核生物的代表性类群，其中甲藻纲在Alveolates中占绝对优势。也发现了绿藻门中的Micromonas pusilla，此外定鞭藻纲中的棕囊藻属是加拿大海盆的一个特别的物种。