南海西沙永乐龙洞沉积物组成、来源及其沉积作用

南海永乐龙洞发育于永乐珊瑚礁台地,龙洞深度达300m,为世界之最。沉积物堆积在龙洞的洞壁斜坡、龙洞中部的转折平台以及洞底等部位。使用激光粒度仪、X射线粉晶衍射仪、X射线荧光光谱仪等对采自不同深度的沉积物进行了粒级、矿物物相、元素含量的研究。研究结果表明:龙洞沉积物绝大部分为钙质生物碎屑,以砂粒级碎屑为主,含砾石碎屑、粉砂碎屑,分选和磨圆差;沉积物矿物组成以文石、高镁方解石为主,含少量低镁方解石,其平均含量分别为69%、28%、3%;化学组成以Ca、Mg、Sr为主,平均含量分别为35.5%、0.9%、0.5%,含少量Si、Al、Ti、P、S等元素。该区沉积物来源包括礁坪生物碎屑和东亚季风风尘陆源物质两个方面,以礁坪来源的生物碎屑为主;龙洞沉积作用包括机械捕获作用和垂直沉降作用两种方式,而以机械捕获作用为主。     

春季西沙永乐龙洞浮游植物的昼夜垂直分布特征

南海永乐龙洞位于西沙群岛永乐环礁,是迄今为止发现的最深的海洋蓝洞,水文环境及理化因素特殊,90 m以下水体为无氧环境。为研究永乐龙洞浮游植物的群落组成及其昼夜变化,于2017年3月在龙洞、潟湖及外礁坡进行浮游植物样品采集。研究结果表明:龙洞内叶绿素a浓度呈现随深度先增大后减小的趋势,日间浓度最大值层出现在40 m层(0.42μg/L),夜间则出现在20 m层(0.59μg/L)。永乐龙洞微微型浮游植物丰度介于1.1×10^3~5.1×10^4 cells/mL。聚球藻在上层水体占优势(0~20 m),40 m以下水层原绿球藻丰度对微微型浮游植物丰度贡献率最大(90%以上),微微型真核浮游植物丰度在整个水体都较低(除20 m层)。微微型浮游植物昼夜存在明显差异,夜间其丰度最大值层为20 m层,日间则上移至表层。本研究共记录微型和小型浮游植物5门41属55种(含未定种)。其中,硅藻门25属34种、甲藻门12属15种、金藻门1属1种、蓝藻3属、隐藻1属。微型和小型浮游植物丰度介于3.3×10^2~9.8×10^4 cells/L。甲藻丰度对浮游植物总丰度贡献率最大,其次是硅藻,隐藻和蓝藻丰度仅在少数水层占优势。微型和小型浮游植物昼夜变化明显,夜间丰度最大值层为20 m层,日间则出现在40 m层。微微型、微型和小型浮游植物垂直分布与叶绿素a浓度垂直分布一致性高。龙洞浮游植物的种类数和丰度高于潟湖和外礁坡。     

南海三沙永乐龙洞古菌群落结构与多样性特征

海洋蓝洞作为一种独特的海洋地貌单元,洞内的生物群落结构与生态系统特征一直是国内外同行学者关注的热点问题之一。南海三沙永乐龙洞是世界上最深的海洋蓝洞(300m),其独特的生态特征更为引入瞩目。本研究以古菌16S rRNA基因序列为目标,采用Illumina高通量测序技术对西沙永乐龙洞内水体与沉积物中的古菌群落结构进行了研究。结果表明,本研究所获得的古菌类群可归为4门、21纲、29目、42科、45属,广古菌和奇古菌是丰度最高的两种古菌。龙洞内表层水体中古菌群落多样性与洞外水体相差不大,但随深度增加,洞内古菌群落多样性显著降低,深水层古菌群落结构与浅水层差异显著。龙洞内沉积物中的古菌生存环境与水体差异巨大,为大量特殊物种提供了生存空间。侧壁沉积物中的古菌群落多样性随深度增加显著降低,而150m平台处古菌群落多样性则远高于侧壁沉积物。水温对龙洞内水体中的古菌群落结构具有显著影响(P0.01)。研究结果显示永乐龙洞古菌群落有很高的多样性,其垂向分布与洞内环境多要素的变化密切相关。本研究对认识三沙永乐龙洞内的生态系统特征有显著意义。     

三沙永乐龙洞洞内侧壁礁体矿物和元素组成及其晚更新世以来的形成演化

三沙永乐龙洞深度在300m左右,是目前全球已知最深的海洋蓝洞,但是对其性质和成因了解极其有限。本研究使用X射线粉晶衍射仪、X射线荧光光谱仪、AMS14C测年等分析测试方法对采自不同深度的洞壁礁体的矿物物相、元素含量和形成年代进行了测定,探讨了洞壁性质和龙洞的演化。研究结果表明:三沙永乐龙洞洞内侧壁矿物均属于碳酸盐矿物,包括文石、高镁方解石和低镁方解石,平均含量分别为49.0%、46.6%、14.3%,它们主要来自钙质生物碎屑;洞内侧壁的主要元素是Ca、Mg、Sr,平均含量分别为36.8%、0.98%、0.48%。三沙永乐龙洞是一个复合体,17m以上岩石年龄晚于7.5cal kaBP,是全新世海平面上升时期形成的现代珊瑚礁体,没有经历过海平面下降引起的成岩作用; 17—35m岩石形成时代早于25cal ka BP,是经历了大气淡水成岩作用的晚更新世喀斯特溶洞,且在高海平面时期于17—23m以浅的空间内广泛发育洞内珊瑚礁。     

南海三沙永乐龙洞悬浮体组分及其来源

三沙永乐龙洞位于南海北部永乐环礁上,水深达300m,是世界已知最深的海洋蓝洞。采用扫描电镜和能谱仪对2016年10月和2017年3月在永乐龙洞从表层到270m的24个不同深度采集的水体悬浮体组分进行了分析,发现悬浮体组分种类丰富,粒度差异大,来源/成因多样,可分为生源碎屑、陆源碎屑、自生矿物颗粒、有机包膜-海洋雪花和人工产物碎屑等5类。生源碎屑以碳酸盐为主,主要来自现代珊瑚礁的松散沉积物,是悬浮体的主要组分。陆源碎屑主要是造岩矿物如石英和长石,以及一些包括重矿物的副矿物,其中细小的陆源造岩矿物碎屑,有可能来自气溶胶沉降,粗粒碎屑可能来自附近琛航岛工程散落的海南岛沿岸海砂。自生矿物颗粒包括重晶石、球状微粒氧化铁集合体和纳米黄铁矿。纳米黄铁矿及其集合体出现在130m以深水体中,是含硫化氢的无氧极端水体的特定产物。有机包膜在生物降解过程中形成,有时包覆多个不同组分的颗粒,常呈片状漂浮在水体中,形成海洋雪花。人工产物碎屑包括多种金属碎屑、微塑料纤维丝和过硫化铅丝。金属碎屑可能来自船只金属部件耗损,微塑料纤维可能来自渔网残余。本文是首次有关海洋蓝洞悬浮体组分的系统报道。永乐龙洞悬浮体组分特色鲜明,对认识其生态系统和沉积记录有重要意义。     

南海西沙永乐龙洞浮游动物的群落组成及昼夜垂直分布特征

南海西沙群岛的永乐龙洞(16°31′30″N,111°46′05″E)目前是世界上最深的海洋蓝洞,深达300.89m,具有特殊的水文、地质、化学等生态环境特征,存在大厚度无氧层等特殊现象。为了解这一特殊生境浮游动物的组成和分布特征,于2017年3月在永乐龙洞及其邻近水域开展了多学科综合调查。浮游动物采样使用浅水II型浮游生物网在洞内垂直分层拖网(昼夜各1次),并在潟湖(昼夜各1次)和毗邻外礁坡进行底表垂直拖网,分析浮游动物种类组成、丰度、优势种、生物多样性和垂直分布特征。结果显示,龙洞内共记录浮游动物41种(含未定种)和14类浮游幼虫;澙湖内有15种(含未定种)浮游动物和7类浮游幼虫;外礁坡有124种(含未定种)浮游动物和20类浮游幼虫。龙洞与澙湖浮游动物种类组成相似,但香农-威纳指数、均匀度和丰富度差别较大;外礁坡物种组成与龙洞内差异明显。细长腹剑水蚤(Oithona attenuata)在昼夜都是龙洞内占据绝对优势的物种,坚长腹剑水蚤(O.rigida)和长刺小厚壳水蚤(Scolecithricella longispinosa)也有较高丰度。洞内浮游动物表现出明显的昼夜垂直移动现象,日间丰度最大层在60—90m,夜间上移至20—40m。龙洞内更高的空间异质性,可能是其浮游动物生物多样性和丰度相较潟湖更高的原因。浮游动物的昼夜垂直移动主要表现在90m以浅的水层中,80—90m的强烈跃层可能是浮游动物上下跨越的障碍。90—150m的无氧水环境中尚有丰度较高的桡足类生存。