海洋浮游植物与生物碳汇

系统描述了浮游植物与海洋碳汇相关的几个过程:初级生产、浮游植物沉降、浮游动物粪球打包沉降、经典食物链碳汇、溶解有机碳生产和转化、透明胞外聚合颗粒物(TEP)凝聚网,和CO₂分压升高(海水酸化)影响下浮游植物功能群转变及中国海可能的生物碳汇前景展望。提出海洋初级生产过程和TEP凝聚网过程是中国海生物碳汇的关键过程,而中国海的黄海中部及长江口区域是生物碳汇研究的重点区域,建议将硅藻及其碳汇过程作为今后研究的重点。     

海洋酸化对海洋无脊椎动物的影响研究进展

人源二氧化碳(CO2)的大量排放,导致空气中CO2浓度越来越高,其中大约1/4至1/3被海洋吸收。过多CO2在海水中的溶解,除引起海水p H值降低外,还导致海水中碳酸盐平衡体系的变化,即"海洋酸化"现象。很多海洋无脊椎动物不但在海洋生态系统中发挥重要作用,还是重要的水产养殖种,因此具有重要的生态与经济价值。由于海洋无脊椎动物的生活史在海水中完成,因此海洋环境的变化极易对其造成影响。大量研究已证实海洋酸化能对多种海洋无脊椎动物的受精、发育、生物钙化、基因表达等生命活动产生显著影响。综述了近年来海洋酸化对海洋无脊椎动物影响研究的相关报道,归纳了其对海洋无脊椎动物不同生命活动的影响,分析了其生态学效应,探讨了现有研究在方法创新、内容拓展以及机理分析等方面存在的局限与不足,并展望了海洋酸化对海洋无脊椎动物影响研究的发展方向。     

海洋酸化对微藻关键生理过程的调控机制及环境因素的影响

人类活动排放大量的CO₂通过海气界面进入海洋,打破原有海水碳酸盐平衡进而造成海洋酸化(OA)。OA会影响海水和海洋污染物的理化性质,进而对生活在海洋表层的浮游藻类生理过程产生显著调控作用。海洋微藻作为海洋中主要的初级生产者,其生理功能与过程的正常进行对于海洋生态系统具有重要作用。本文综述了OA对海洋微藻光合固碳、钙化过程、固氮作用3个关键生理过程的调控作用和具体机制,总结了OA条件下,环境因素(如太阳辐射、温度、营养元素)对微藻生理过程和生长的影响,以及OA通过改变典型海洋污染物(如有机污染物、重金属、微塑料)的环境行为而对微藻生理过程的调控作用。最后,结合研究现状,对未来需要开展的研究方向进行展望。本文为进一步了解OA对海洋生态系统的潜在影响提供了重要信息。     

海洋酸化对蟹类影响的研究进展

人类活动排放二氧化碳引起了海水碳酸盐平衡体系变化和pH下降, 最终导致了“海洋酸化”。海洋酸化对蟹类产生了从表观到分子的多重影响。文章在总结海洋酸化对各种蟹类生长发育、生理与代谢、表型和行为等方面影响的基础上, 对其影响的机理展开了讨论, 并对控制海洋酸化及其对蟹类的影响研究提出了意见和建议。     

高浓度CO2引起的海水酸化对小珊瑚藻光合作用和钙化作用的影响

为了探讨CO2海底封存潜在的渗漏危险对于海洋生物的可能影响,以大型钙化藻类小珊瑚藻(Corallina pilulifera)为研究对象,在室内控光控温条件下,通过向培养海水充入CO2气体得到3种不同酸化程度的培养条件(pH 8.1、6.8和5.5),24h后比较藻体光合作用和钙化作用情况。结果显示:相对于自然海水培养条件(pH 8.1),在pH 6.8条件下培养的小珊瑚藻光合固碳速率得到了增强,而在pH 5.5条件下光合固碳速率则降低;随着酸化程度的增强,藻体的钙化固碳速率越来越低,在pH 5.5条件下甚至表现为负值[(-2.53±0.57)mg C g-1干重h-1];藻体颗粒无机碳(PIC)和颗粒有机碳(POC)含量的比值随着酸化程度的加强而降低,这反映了酸化对光合和钙化作用的综合效应。快速光反应曲线的测定结果显示:随着酸化程度的增强,强光引起的光抑制程度越来越强;在酸化条件下,藻体的光饱和点显著降低,但pH 6.8和5.5之间没有显著差异;低光下的电子传递速率在pH 8.1和6.8之间没有显著差异,pH 5.5培养条件下显著降低;最大电子传递速率在pH 6.8时最大,在pH 5.5时最低。以上结果说明,高浓度CO2引起的海水酸化显著地影响着小珊瑚藻的光合和钙化过程,不同的酸化程度下,藻体的光合、钙化反应不同,在较强的酸化程度下(pH 5.5),藻体的光合和钙化过程都将受到强烈的抑制,这些结果为认识CO2海底封存渗漏危险对海洋钙化藻类的可能影响提供了理论参考。     

海洋生态系统固碳能力估算方法研究进展

气候变化受到全球关注,大气中CO2含量与气候变化息息相关。海洋是地球上最大的活跃碳库,在气候变化中扮演着举足轻重的作用。定量估算海洋中碳元素的吸收、转移、埋藏速率在全球碳循环及全球气候变化研究中有重要意义。目前,海洋固碳能力估算研究包括:利用海-气界面CO2分压差法估算海洋海-气界面CO2交换通量,根据海水中叶绿素含量建立的生态学数理模型法估算真光层浮游生物的初级生产力,234Th—238U不平衡法估算POC输出通量,210Pb定年法估算有机碳沉积通量。但迄今为止的研究工作尚有一定局限性,碳在大气—海水—沉积物3种介质间交换通量间相互影响的研究较少,海洋中碳垂直传输过程的主要影响因素和关键控制因子尚不明确,在海洋生态系统固碳能力估算方法方面国内外还没有统一的规范和标准。为进一步完善海洋生态系统固碳能力的估算方法,今后的工作应注重海洋固碳整套观测技术、分析和估算方法研究,并建立海洋碳汇估算指标体系、指标标准体系、以及评价标准体系,为我国的碳"减排"、"增汇"国家需求提供技术支持。     

海洋碳循环研究进展

海洋碳循环是全球碳循环的重要组成部分,是影响全球变化的关键控制环节。海洋作为一个巨大的碳库,具有吸收和贮存大气CO2的能力,影响着大气CO2的收支平衡,研究碳在海洋中的转移和归宿,对于预测未来大气中CO2含量乃至全球气候变化具有重要意义。综述了海洋CO2通量,海水中碳的迁移和海洋沉积物及河口通量的研究状况,介绍了生物泵作用,碳循环模型的发展以及分析方法的最新发展等,并展望了海洋碳循环研究的未来发展趋势。     

外套膜转录物组分析揭示尿素在贻贝耐受海水酸化中的作用

海洋酸化是目前地球面临的主要环境问题之一,对海洋矿化生物的生存带来严重威胁。贝类是目前海水养殖的主要物种,海洋酸化会对贝壳的生物矿化过程产生抑制,因而对贝类养殖业的发展带来严重影响。前期研究中已发现,尿素对贻贝贝壳的形成具有辅助作用,推测尿素有助于贻贝在海洋酸化背景下的生存。为进一步探究尿素通过何种分子机制对贻贝耐受海洋酸化产生积极影响,以厚壳贻贝外套膜为研究对象,采用转录物组学策略分析了尿素添加对贻贝外套膜组织在酸化海水中的基因表达量变化的影响。结果表明,尿素添加对贻贝外套膜在酸化条件下的转录物组变化具有逆转趋势,可抑制外套膜中受酸化胁迫而激活的细胞自噬、凋亡、以及免疫应激相关通路;同时,也诱导了部分贝壳基质蛋白质表达量的上调,从而有助于维持贻贝在酸化条件下的生物矿化过程。上述研究有助于了解贻贝对海洋酸化的耐受性机制,也为后续贝类养殖业在海洋酸化背景下的健康发展提供了新的思路。     

海洋硅藻附着研究进展

随着人类对海洋资源的进一步开发和利用,越来越多的人工设备用于水下操作,而海洋生物污损在很大程度上制约了这些设备的应用,给人类带来重大的经济损失。因此,海洋生物污损的形成机制与防治成为当前研究的一个热点。海洋硅藻是海洋生物污损过程中形成生物膜的主要物种,其在水下固相表面的附着可诱导大型污损生物的附着,从而影响生物污损群落的形成。本文综述了硅藻在固相表面的附着机理、固相表面性质对硅藻附着的影响及具有应用前景的广谱抗污损高分子材料的研究进展,并展望海洋硅藻附着研究前景。     

鱼类对海洋升温与酸化的响应

自工业革命以来,空气中人为排放CO₂量增加,引起温室效应,导致地球表面温度升高和海水升温;同时,由于海-气界面气体交换,大气中CO₂部分溶解于海洋,引起海洋酸化。海洋升温加快鱼体内生化反应和代谢速率,并通过影响生长、觅食和繁殖等生命过程中能量供给,间接影响到鱼类种群分布、群落结构及生态系统的功能。而海水酸化会干扰海洋鱼类仔稚鱼的感觉和行为,增加其被捕食率,并削弱其野外生存能力,可能威胁自然种群补给量。综述了海洋升温、海洋酸化及其两者共同作用对海洋鱼类的影响,为预测鱼类响应全球海洋环境变化的响应趋势提供相关依据。     

海洋碳迁移转化与主要化学驱动因子的相互关系

分析了化学驱动因子对海洋碳迁移转化过程的影响.海洋碳迁移转化与各种化学驱动因子参与的生物地球化学过程密切相关.营养盐水平、pH、溶解氧浓度（DO）、氧化还原电位（Eh）、SO₄^2-及硫电位（Es）等主要化学驱动因子的消长导致了海洋化学环境的变化,进而对海洋碳的迁移转化产生影响.在营养盐的供给和生物吸收情况良好的海域,CO₂由于光合作用,并通过沉降有机物的氧化,不断被转移到海水深层,使得海水中的CO₂分压（P_CO2）降低,CO₂的海-气交换量和有机碳输出通量增大,从使该海域表现为CO₂的汇.由于CO₂的溶解与吸收以及有机物的降解造成了海洋环境的日益酸化,引起了海水中碳酸盐溶解度增大;沉积物中酸碱环境的变化也与有机物的矿化以及碳酸盐的溶解、沉淀过程密切相关.此外,DO、Eh、SO₄^2-及Es的变化与水体中有机碳的矿化分解过程和碳在沉积层中沉积埋葬过程相耦合.在水体中,高DO、高Eh利于有机碳向无机碳转化;而在DO和Eh较低的沉积环境中,高SO₄^2-不利于有机碳的埋葬与保存.     

海洋酸化生态学研究进展

工业革命以来,人类排放的大量二氧化碳引起温室效应的同时,也被海洋吸收使得全球海洋出现了严重的酸化。海洋酸化及伴随的海水碳酸盐化学体系的变化对海洋生物产生深远的影响。以海洋酸化对钙化作用和光合作用的影响为重点,总结了近年来关于海洋酸化的研究,介绍了海洋中不同生态系统对海洋酸化的响应。一方面,海水中CO23-浓度和碳酸钙饱和度的降低对海洋钙化生物造成严重损害,生活在高纬的冷水珊瑚和翼足目等文石生产者是最早的受害者;贝类和棘皮动物在钙化早期对海洋酸化尤其敏感,其幼体存活率受到海洋酸化的严重制约。另一方面,CO2浓度的增加能促进海洋植物的光合作用和生长,增加初级生产力,改变浮游植物的群落组成。此外,海洋酸化可以促进固氮和脱氮作用同时削弱硝化作用,改变溶氧浓度分布和金属的生物可利用性,从而对海洋生物产生间接影响。海洋酸化对海洋生态系统的影响机制复杂,影响程度深远。为了能准确的评估海洋酸化的生态学效应,需要更全面深入的研究。     

海洋酸化对珊瑚礁生态系统的影响研究进展

目前,大气CO2浓度的升高已导致海水pH值比工业革命前下降了约0.1,海水碳酸盐平衡体系随之变化,进而影响珊瑚礁生态系统的健康。近年来的研究表明海洋酸化导致造礁石珊瑚幼体补充和群落恢复更加困难,造礁石珊瑚和其它造礁生物(Reef-building organisms)钙化率降低甚至溶解,乃至影响珊瑚礁鱼类的生命活动。虽然海洋酸化对造礁石珊瑚光合作用的影响不显著,但珊瑚-虫黄藻共生体系会受到一定影响。建议选择典型海区进行长期系统监测,结合室内与原位模拟试验,从个体、种群、群落到系统不同层面,运用生理学和分子生物学技术,结合生态学研究手段,综合研究珊瑚的相应响应,以期深入认识海洋酸化对珊瑚礁生态系统健康(例如珊瑚白化)的影响及其效应。     

光强对两种硅藻光合作用、碳酸酐酶和RubisCO活性的影响

为研究海洋浮游硅藻光合固碳能力与光强的关系, 以三角褐指藻和威氏海链藻为实验材料, 测定了不同光强培养下三角褐指藻和威氏海链藻生长、光合特性、碳酸酐酶和核酮糖-1, 5-二磷酸羧化/氧化酶活性(RubisCO)的变化, 结果显示高光强促进两种硅藻的生长, 但对威氏海链藻的影响更明显。高光强导致两种硅藻叶绿素a、c含量、光系统Ⅱ的最大光化学效率和实际光化学效率明显下降, 非光化学淬灭系数明显升高, 但对光化学淬灭系数并没有明显影响。在高光下威氏海链藻和三角褐指藻胞内外碳酸酐酶活性明显升高。在高光强下培养的威氏海链藻RubisCO活性明显高于低光下培养, 但三角褐指藻正好相反, 不管高光还是低光培养威氏海链藻RubisCO活性始终高于三角褐指藻。以上结果表明不同硅藻对光强变化的响应存在差异, 它们可以通过调节光合生理特征、光合固碳关键酶和CO2供应以适应光强的变化。       

壳损伤及海水酸化对厚壳贻贝脲酶和碳酸酐酶的影响

海洋酸化是当前全球面临的最为紧迫的环境问题之一，已显现出对具生物矿化现象物种的严重影响。以往研究发现，贻贝表现出对海洋酸化较强的耐受性。为探究贻贝对海洋酸化耐受性的可能机制，选择两种对生物矿化具有重要影响的酶(碳酸酐酶和脲酶)为研究对象，分析其在壳损伤以及酸化海水条件下基因表达量和酶活力的变化；进一步对上述条件下的贻贝贝壳内表面开展了显微观察。研究结果表明，相比对照组，壳损伤或酸化海水处理诱导碳酸酐酶和脲酶的基因表达量产生不同程度的上调(P<0.05),酶活力测试与基因表达量分析结果具有类似特征，但存在时序性差异。而壳损伤叠加海水酸化处理则诱导碳酸酐酶和脲酶的基因表达量及酶活性在外套膜中均明显下调(P<0.05),但碳酸酐酶在血细胞中明显上调(P<0.05);在酸化海水中添加尿素则明显上调血细胞和外套膜中碳酸酐酶和脲酶的基因表达量以及酶活性(P<0.05)。贝壳内表面显微观察结果进一步表明，海水酸化及壳损伤导致损伤部位附近的贝壳内表面产生明显纹理质地改变，尿素可诱导海水酸化条件下壳损伤部位修复层的重新出现。上述结果表明，碳酸酐酶和脲酶可能参与了对壳损伤修复及海洋...     

海洋酸化和全球变暖对贝类生理生态的影响研究进展

研究表明海洋酸化和全球变暖已严重威胁到海洋生态系统稳的定性及生物多样性。由于人类活动,大气中不断增加的CO2不仅造成全球气候异常,而且大量的CO2被海洋吸收,造成了海水中H+浓度增加,即海洋酸化(Ocean Acidification)。海洋酸化严重影响海洋生物的生存和繁衍,尤其是有壳类生物,如贝类,甲壳类,棘皮类等。主要影响方面包括生物的产卵受精,孵化,早期发育,钙化,酸碱调节,免疫功能,蛋白质合成,基因表达,摄食及能量代谢等一系列和生理相关的机能,进而对个体行为学,种群结构和海洋生态系统造成严重危害。目前,已有大量海洋酸化对海洋贝类的生理生态影响的报道,与此同时,全球变暖导致海洋温度升高伴随着海洋酸化同步发生。因此,为了更加准确地预测海洋生物应对全球气候变化的生理生态应答,越来越多的学者开始致力于研究温度和海洋酸化的复合胁迫对海洋生物交互影响作用。综述了近年来海洋酸化对贝类生理生态的影响,主要从个体早期发育、钙化、免疫、繁殖等方面做了系统的阐述,还对酸化和温度对贝类的复合环境胁迫效应也做了综合分析,以期为今后的海洋酸化研究提供基础理论。     

气候变化对海洋病毒生态特性及其生物地球化学效应的影响

摘要:病毒作为海洋中丰度最高的生命粒子,通过侵染和裂解宿主细胞影响宿主生理生态特性,改变海洋食物网的物质循环和能量流动,在海洋生物地球化学过程中扮演着重要角色。全球气候变化导致海面升温、海洋酸化、营养盐和海水盐度变化、低氧区扩大等海洋环境问题,对海洋病毒生理生态特性产生直接或间接的影响。本文从海洋病毒的生态功能和生物地球化学效应出发,概述了气候变化因子对病毒分布、丰度、生命策略以及与宿主之间相互作用等的影响,提出海洋病毒是全球气候变化研究中不可或缺的对象。     

氮磷营养盐影响海水浮游硅藻种群组成的初步研究

用实验生态学方法研究了氮磷营养盐对近岸海洋硅藻组成的影响?结果表明,氮磷营养盐浓度及其比例可能对海水 游硅藻组成有着明显的影响,氮磷营养盐浓度越高,氮磷化离Ｒｅｄｆｉｅｌｄ比越远,硅藻种类越少,Ｓｈａｎｎｏｎ指数越低,这一结果在对虾养殖池浮游植物的观测中得到初步验证。     

聚球藻硅质化作用初探

硅元素是全球生地化循环的重要组成成分之一,对海洋生态系统中以浮游植物主导的初级生产力和硅碳循环具有重要的意义。普遍认为硅藻主导着全球海洋的硅循环,成为海洋硅循环和碳循环交互作用的重要桥梁。海洋单细胞聚球藻对海洋食物网和能量流具有关键启动和支撑作用,是全球碳循环中固碳过程的主要贡献者,近年又被发现其具有重要的硅质化作用,为我们提供了一个在海洋中(特别是寡营养海域),除硅藻之外,连接硅碳循环交互作用的新视角,对硅藻在全球海洋硅碳循环的绝对地位具有重要的挑战意义。面对聚球藻在大洋中如此巨大的生物量,甚至高于硅藻,有必要弄清楚其碳沉降机制以及准确的模拟其硅循环,然而关于其在海洋硅循环的研究极少,硅质化作用的吸收和储存机理以及环境调节机制也不清楚;另外,其对世界海洋硅碳循环的调节作用也未见报道。为此,通过前人对海洋单细胞聚球藻硅质化作用研究的基础上进行有针对性的探讨,可望对海洋单细胞聚球藻硅质化作用及其对硅碳循环的调控机制有一个基本的认识,为深入研究聚球藻在全球海洋硅循环中的作用提供基础。     

钙化藻类的钙化过程与大气中CO2浓度变化的关系

大气中CO2浓度升高后,CO2向海水的溶入增加,从而引起海水溶解无机碳各组分的浓度及其比例发生改变,导致海水酸化(pH下降)。此种环境的变化会影响钙化藻类的钙化过程。文章介绍钙化藻类的光合作用和钙化作用之间相互关系的研究进展。