南海北部1987～1988年颗粒物质和硅藻通量的季节性变化:季风气候与 El Nino的响应

南海北部1987年9月～1988年10月沉积物捕获器中颗粒物质和硅藻通量的季节性变化受到季风气候的控制.颗粒物质与硅藻在东北和西南季风盛行期增加,在季风转变期减少.浅层和深层的颗粒总通量、蛋白石通量、碳酸钙通量、蛋白石/颗粒总通量比值、碳酸钙/颗粒总通量比值、有机碳/磷的比值以及浅层硅藻Thalassionema nitzschioides、Coscinodiscus excentricus、Coscinodiscus nodulifer、Nitzschia marina和Rhizosolenia bergonii的通量在东北季风期间明显地增加了,这些变化可能与1987年～1988年发生的EINino事件相关.     

南海第四纪的生源蛋白石记录: 与东亚季风、全球冰量和轨道驱动的联系

据南海中部1993~1996年颗粒通量的研究表明, 蛋白石通量可以用来指示初级生产力的变化, 这一结果为追溯南海第四纪冰期旋回中表层生产力的变化与东亚季风的演化关系提供了依据. 通过南海ODP184航次等6个站位生源蛋白石含量及其堆积速率的研究发现, 北部站位蛋白石含量及其堆积速率自470~900 ka以来明显增加, 并且冰期升高, 间冰期降低; 而南部站位自420~450 ka以来明显增加, 并且间冰期升高, 冰期降低. 这种晚第四纪冰期旋回中蛋白石含量及其堆积速率的变化反映了南、北部表层生产力呈现“跷跷板”式的变化, 即冰期冬季风加强, 北部表层生产力增加, 南部表层生产力降低; 间冰期夏季风加强, 南部表层生产力增加, 北部表层生产力降低. 北部ODP1144站和南部ODP1143站第四纪以来蛋白石含量与全球冰量(δ ¹⁸O)和轨道参数(ETP)的时间序列交叉频谱分析和以前的研究结果显示, 东亚冬季风和夏季风的变化可能有不同的驱动机制. 在轨道时间尺度上, 全球冰量的变化可能是东亚冬季风强度和时间变化的主要控制因素, 而岁差和斜率相关的北半球夏季太阳辐射量的变化可能是东亚夏季风强度和时间变化的主要控制因素.     

2009年冬、夏季南海北部超微型浮游生物的分布特征及其环境相关分析

2009年2月(冬季)和8月(夏季)在南海北部海域(nSCS)采用流式细胞术对聚球藻、原绿球藻、超微型光合真核生物3类超微型光合浮游生物和异养浮游细菌的丰度和碳生物量的时空分布特征进行了研究,并分析了其与环境因子之间的关系。结果表明,夏季聚球藻和原绿球藻的平均丰度高于冬季,超微型光合真核生物和异养浮游细菌的丰度反之,为冬季高于夏季。聚球藻、超微型光合真核生物和异养浮游细菌在富营养的近岸陆架海域丰度较高,而原绿球藻高丰度则出现在陆坡开阔海域。在垂直分布上,聚球藻主要分布在跃层以上,跃层以下丰度迅速降低;原绿球藻高丰度主要出现在真光层底部;超微型光合真核生物在水层中的高值同样出现在真光层底部,且与Pico级份叶绿素a浓度分布一致;异养浮游细菌在水体中的分布与聚球藻类似。这些分布格局的差异,取决于环境条件的变化和4类超微型浮游生物生态生理适应性的差异。在超微型光合浮游生物群落中,各类群碳生物量的贡献因季节和海域类型的不同而发生变化:聚球藻在夏季近岸陆架区占超微型光合浮游生物总碳生物量的41%,原绿球藻在陆坡开阔海成为主要贡献者(50%),超微型光合真核生物碳生物量以冬季为高(在近岸陆架区占比68%)。冬、夏季异养浮游细菌碳生物量均高于超微型光合浮游生物碳生物量。     

长江口和浙江近岸海域表层沉积物中颗粒磷的形态分布和影响因素

研究长江口和浙江近岸海域的水团流向、缺氧程度、潮汐作用以及养殖活动对表层沉积物中颗粒磷赋存形式的影响,对东海生态环境的可持续发展有着重要的意义。长江口以北和浙江近岸泥质区各存在一个缺氧中心,杭州湾属于强潮区,而象山港遍布养殖场。2018年8—9月在上述4个海域分别采集表层沉积物,采用SEDEX方法进行了颗粒磷的形态划分和含量测定。研究结果表明:在长江口外北部缺氧区和浙江近岸泥质区的南部缺氧区,由于沉积物-水界面的还原环境可以活化铁结合态磷,使之转变为生物可以直接利用的弱吸附态无机磷,因此表现出沉积物中铁结合态磷的低值和弱吸附态无机磷的高值;前者的缺氧程度高于后者,因此其铁结合态磷的含量相应更低。杭州湾和象山港海域均受潮汐作用影响,两者沉积物中磷的分布比较均匀。象山港表层沉积物中铁结合态磷含量均较低,这可能是因为养殖活动造成的水体缺氧通过潮汐活动扩散到整个港底。象山港废弃养殖场沉积物中的碎屑磷和残余有机磷含量显著低于非养殖区,可能是由于养殖活动累积的生物沉积稀释了陆源输入的碎屑颗粒。     

融冰期北极楚科奇海陆架中心区硅限制与来源补充

相对氮亏损(N:P约为7,小于16)的太平洋入流水携带的营养盐是支撑北冰洋上层生态系统的重要物质基础。海冰消退,光限制消失,楚科奇海陆架存在强烈的营养盐消耗与利用,广泛认为其表现为氮限制,因此该区域重点关注氮元素循环,对于硅元素的相关研究较少。本文基于2016年中国第七次北极科学考察和中国-俄罗斯首次联合北极科学考察两个同步进行的航次调查结果,全面展示了融冰期整个楚科奇海陆架区的营养盐分布格局。结果显示,硝酸盐和亚硝酸盐表层基本耗尽;硅酸盐表现为中心低,周围高,陆架中心区是强烈的硅限制区域,受到硅和氮的共同限制。沿着太平洋入流方向,S01、R01、LV77-01站位30 m以深硅酸盐浓度高于太平洋入流水端员,说明沉积物孔隙水向底层水释放硅酸盐,因此在浅水陆架区孔隙水可作为上层海洋硅酸盐的潜在来源。本研究结合文献数据计算得到楚科奇海陆架沉积物-水界面硅酸盐年通量为630.78 mmol·m^-2·a^-1,总量为3.75×10¹¹ mol·a^-1,是太平洋入流水所携带硅酸盐年通量的一半(6.59×10¹¹ mol·a^-1),表明沉积物孔隙水也是楚科奇海陆架硅酸盐的重要来源。     

河流-河口-近海连续体碳循环研究进展

河流-河口-近海连续体(简称连续体)是连接陆地和大洋的过渡地带,也是目前全球碳收支估算的薄弱环节。这个复杂的海陆交互生态系统不仅可以通过光合作用、溶解作用吸收大气中的CO2,陆地和流域光合作用或化学风化作用固定的碳也可以被横向输送到陆架和大洋中。本文以国际上著名的切萨皮克湾以及长江-长江口-东海等为例,综述了连续体碳循环研究的进展,并指出通过陆海统筹、海空一体、点线面结合的系统观测,结合动力-生态数值模拟、沉积记录开展多时空尺度过程机制分析研究,是阐明气候变化与人类活动双重压力下,河流-河口-近海连续体碳交换的演变规律及其对碳收支的影响的可行途径。     

北极快速变化的生态环境响应

北冰洋由于其特殊的地理位置，成为全球变化响应最为敏感的地区。本文聚焦北极海冰变化幅度最大的西北冰洋，从营养盐、叶绿素、浮游植物群落和沉积碳埋藏等变化来讨论海洋生态环境对北极快速变化的响应。尽管太平洋北向流和北极周边河流输入加强可以增加西北冰洋上层营养盐储库，但由于夏季硅藻旺发向沉积物迁出大量生源元素，使得上层营养盐相对亏损，部分海域存在显著的氮限制和硅限制。随海冰减退，尽管夏末海盆区浮游植物呈现小型化趋势，但西北冰洋总体上浮游植物现存量和初级生产力呈现增高的趋势；伴随叶绿素极大层下移、北扩，以硅藻为代表的生物泵过程得以更高效的运转。在沉积物埋藏的有机碳中，除原先北冰洋生态系统占据重要比份的冰藻外，硅藻等藻类的有机碳埋藏也逐渐增加。西北冰洋海洋初级生产力的增加不仅促进了生物泵的运转和碳的埋藏，而且给海洋生态系统提供了更多的食物来源。北极海域目前已成为全球碳源汇格局变化最大、海洋生态系统改变最显著的地区之一。     

2012 年夏季水团输送对挪威-格陵兰海营养盐及浮游植物群落结构的影响

依托2012 年第五次北极科学考察分析了夏季挪威-格陵兰海域营养盐和光合色素的分布情况, 探讨 水团输送对该海域营养盐分布及对该海域浮游植物群落结构分布的影响。结果显示挪威海和格陵兰海域调 查站位上层(200 m)水体中AT 断面的硝酸盐、磷酸盐及硅酸盐平均浓度分别为9.0(±5.0)、0.65(±0.29)和 1.8(±1.6) μmol·L^–1, BB 断面的硝酸盐、磷酸盐及硅酸盐平均浓度分别为8.9(±3.8)、0.71(±0.22)和1.8(± 1.6) μmol·L^–1。挪威海和格陵兰海域上层水体中硅酸盐相对于硝酸盐远远不足, 且呈显著硅限制, 该限制随 纬度的升高有所减轻, 表现为北冰洋入流水的硅酸盐输送。光合色素与温度和营养盐的关系表现为: 与温度 呈正相关, 与营养盐呈负相关。光合色素的分布结果表明, 挪威-格陵兰海域浮游植物群落表层以硅藻或硅 藻和定鞭金藻为主, 次表层(叶绿素最大层)则以硅藻为优势种, 并且硅藻更易聚集于混合层下方温跃层上 方, 定鞭金藻在表层水体低营养盐的条件下更具竞争力。此外, 由于受大西洋入流分支的影响, 浮游植物向挪 威-大西洋流流经区域聚集(温度更高且营养盐充分), 形成区域浮游植物分布差异。     

2013年夏季琼东海域营养盐与叶绿素a的周日波动及其影响因素

基于2013年8月琼东海域两个连续站的观测资料,对比分析了近岸站位和陆架站位的营养盐和叶绿素a浓度周日变化特征及其影响因素。结果表明:在垂直分布上,近岸站位S1与陆架站位S2的温跃层减弱了营养盐的向上输运;在时间变化上,S1站底层硅酸盐、硝酸盐和磷酸盐浓度具有半日波动的特点,而S2站的营养盐则不具有周日波动的现象,这说明近岸站位的营养盐受到潮汐作用的影响更显著。S1站的叶绿素a分层不明显,夜间的低值可能体现浮游动物的摄食作用,S2站位的叶绿素a分层明显,夜间没体现浮游动物的摄食作用。总体上,琼东海域近岸站位S1和陆架区站位S2叶绿素a和营养盐周日波动都受到温跃层、潮汐、生物作用和光照的影响,但S1站受潮汐作用影响更显著,且S1站叶绿素a浓度还受到浮游动物摄食作用影响。由于叶绿素a和营养盐受到多种环境要素的影响,使得两者相关性不显著。     

沉积物捕获器与全球变化研究

介绍了沉积物捕获器的产生，发展与应用，阐明了沉积物捕获器在海洋生物地球化学与全球变化研究中的意义。