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《中国海洋大学》 2010年
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基于HPLC技术的南海北部浮游植物色素与群落结构研究

翟红昌  
【摘要】: 海洋浮游植物是海洋生态系统中主要的初级生产者,其群落结构反映了不同生物类群此消彼长的竞争关系,同时也反映了生态系统中环境因子对基础生物生产过程的制约作用。浮游植物群落结构研究是揭示生源要素在生物地球化学循环中所起作用的基础研究之一,在全球气候变化问题日益突出的背景下,这一研究对了解不同浮游植物功能类群在碳循环中的作用具有重要意义。 当前,以高效液相色谱技术(high-performance liquid chromatography, HPLC)进行色素分析,通过CHEMTAX软件对获取的色素数据进行统计分析,并由此获取浮游植物群落结构信息的方法是这一研究领域的主要方法之一。本研究目的便是通过HPLC技术的利用,分析我国南海北部海区浮游植物的色素分布和群落结构,结合相关调查资料,揭示浮游植物对环境调控因素的响应,并为进一步研究各浮游植物功能类群在基础生物生产和生物地球化学循环中的作用准备基础资料。 本研究在南海北部通过布设4条断面,22个采样站点,与2009年2月11日至2月23日和2009年8月12日至8月24日分冬季和夏季两个季节,共采集浮游植物样品230余份。利用在实验室内所建立的一套完整HPLC色素分析方法,分析了样品中的14种特征色素,并通过这些特征色素对研究海区浮游植物群落中的9种主要类群进行了分析研究,主要结果如下: 冬季,各种色素的垂直分布在调查海区呈现叶绿素a(Chl a)型、水柱均匀型、表层型和二乙烯基叶绿素a(DV Chl a)型4类不同的模式。光合保护色素(photo-protective pigments,APP)/光合辅助色素(photo-synthetic pigments,APS)的平均值在50m以上为0.89±0.63,50m以下为0.16±0.06。APP在水体中随深度的变化与光合有效辐射(photo-synthetically active radiation,PAR)的衰减模式关系密切。自近岸至开阔海域浮游植物群落结构演替明显,近岸海域硅藻为优势类群,至开阔水域逐渐过渡到以蓝藻、原绿球藻、金藻、定鞭藻为优势类群;不同海域中浮游植物群落的垂直结构也有区别,在近岸和陆架海域硅藻在各水层中均占有较大比重,陆架海域中蓝藻在上层水体中丰度较大,在陆坡及开阔海域,叶绿素次表层最大值(subsurface chlorophyll a maxima,SCM)层以上水体中原绿球藻和蓝藻的丰度最大,而在SCM层以下水体中金藻则为优势种群。调查期间部分海域存在中尺度涡流,特别是香港东南反气旋涡的存在对海区浮游植物群落结构产生明显影响。 夏季,各种色素的浓度分布与冬季调查期间具有一致性,APP/APS在50m及其以上水体中的值为1.11±0.88,在50m以下水体中的值为0.07±0.15,植物的光保护作用强于冬季。群落结构区域化特征明显,50m以浅海区、陆架海区、陆坡和开阔海区等各个海区群落结构具有明显差异。其中,以硅藻、原绿球藻、蓝藻、金藻等的丰度变化最为明显。相比冬季,夏季原绿球藻在各个海区的丰度都有增加,并且夏季原绿球藻的分布范围要大于冬季。受珠江冲淡水影响较大的东部海区(S1断面)与受其影响较小的西部海区(S2断面)间的浮游植物生物量和群落结构存在明显差异。 在以季风为主的气候因素影响下,研究海区冬季和夏季的水文、化学环境差异较大。在光照、温度、营养盐等环境因素不同水平的综合作用下,浮游植物群落结构和生物量产生不同程度的响应。硅藻等细胞粒径较大的藻类适宜于近岸的高营养盐、低温环境,而原绿球藻等微微型藻类则在低营养盐、高温的开阔海域具有竞争优势。另外,金藻一般在真光层之下的弱光环境中为优势种群。夏季珠江冲淡水对研究海域的影响较大,主要表现在盐度、营养盐和水温等方面。在其影响范围内,夏季硅藻的丰度大于冬季,且绿藻的分布区域随冲淡水影响的扩大而增大。
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