长江口及邻近海域浮游植物生长的光照效应研究

【摘要】： 海洋赤潮问题已经成为困扰世界沿海国家的重要环境问题之一。本论文针对长江口及邻近海域赤潮发生机制研究,为阐述光照效应在该海域赤潮发生中的作用,应用现场培养实验与模拟计算相结合的方法,着重研究了该海域典型赤潮生物[中肋骨条藻(Skeletonema Costatum Cleve)和东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense Lu)]生长的光照效应。应用现场培养实验方法,测定了该海域主要赤潮生物中肋骨条藻、东海原甲藻等7种浮游植物生长的最适光照及相关温度效应,并在浮游植物生长光照模型的基础上,改进了水生生态系统浮游植物生物量分布光照效应的半定量评价方法,并据此对长江口及邻近海域2种重要赤潮藻(东海原甲藻和中肋骨条藻)生物量的垂直分布、平面分布与光照的关系进行了研究;进一步利用长期序列资料,探讨了近50a来光照效应与长江口及邻近海域浮游植物生物量年代变化规律的关系。主要得出如下结论: 1)改进的水生生态系统浮游植物生长光照效应分析法是建立在浮游植物光照效应模型的基础上,综合反映了浮游植物生长特性和海水中的光照特性。“浮游植物生长光效水柱累积指数”指标可以用于半定量分析浮游植物平面分布的光照效应;生长的“最适光效深度”指标,辅以浮游植物生长光效指数的断面分布可以用于半定量分析浮游植物垂直分布的光照效应。 2)证实了在长江口及邻近海域,在营养盐、温度等环境因子适宜的情况下,海水中的光照强度是限制赤潮进一步向近岸方向扩展的关键因素。 用生长光照效应分析法,结合现场培养实验得到的生长参数进行的模拟计算发现,浮游植物生长光效水柱累积指数由近岸向远岸逐渐增加,与调查结果的比较表明,光照是限制长江口及邻近海域浮游植物生物量高值区向近岸方向扩展的关键因素。赤潮在“赤潮高发区”这个特定海域发生是水体光照和营养盐权衡的结果。 3)光照的适宜性是中肋骨条藻(Skeletonema Costatum Cleve)和东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense Lu)分别在表层和次表层大量繁殖,形成高密度区进而发展成为赤潮的重要原因之一。 用生长光照效应分析法,结合现场培养实验得到的生长参数进行的模拟计算发现,中肋骨条藻生长的最适光效深度位于0.4m左右的表层,东海原甲藻的位于水深4m左右(春夏季节)的次表层;这与调查中发现的中肋骨条藻的高密度区经常在表层,东海原甲藻的高密度区经常在次表层一致。这表明在营养盐等其它因子适宜时,光照的适宜性是中肋骨条藻和东海原甲藻分别在表层和次表层大量繁殖,形成高密度区进而发展为赤潮的重要原因之一。 4)自20世纪50年代末至21世纪初,长江口及邻近海域海面太阳辐射与浮游植物生物量的年代变化规律有一定的相关性,光照效应对浮游植物生物量的长期波动规律有一定影响。 长江口及邻近海域CDNet-PPT、Chl-aSur、Chl-aEu、PP的年代变化规律与海面太阳辐射之间存在相关性,特别是年均Chl-aSur、Chl-aEu、PP三者与海面太阳辐射之间具有显著或极显著的线性相关关系(依次为p0.01,p0.05,p0.05);而且年均CDNet-PPT、Chl-aSur、Chl-aEu、PP与海面太阳辐射波动规律存在一定的相似性,根据夹角余弦计算的相似性系数分别为0.53、0.66、0.81、0.57。这种高相关性在一定程度上说明,光照效应对浮游植物生物量长期波动规律有一定影响。 总之,通过综合分析长江口及邻近海域浮游植物生物量平面分布、垂直分布和年代变化的光照效应,证明光照是影响该海域赤潮发生的重要因素。改进的“浮游植物生长光照效应分析法”可以用于海洋、湖泊浮游植物生态学研究,对水生生态系统中浮游植物生长光照效应研究具有重要意义。论文所得到的研究结果,对深入认识该海域赤潮发生机制有重要学术价值,对该海域赤潮发生控制过程研究有重要意义。