西太平洋寡营养海域微型生物与有色溶解有机质相互关系的研究

摘要

海洋是全球气候系统的一个重要环节，海洋碳循环机制的研究对于认识全球气候变化具有重要意义。随着微食物环(Microbial loop)与微型生物碳泵(Microbial carbon pump，MCP)理论的提出，微型生物在海洋碳循环中的作用受到了重视。在传统模式下，异养微型生物是有机碳的分解者，但实际上，它们既能分解也能产生有机碳，不仅如此，海洋微型生物还能够将海水中活性的有机碳转化成惰性的有机碳并在水体中长期储存，构成海洋水体的储碳。溶解有机物（Dissolved organic matter，DOM）是海洋最大的碳储库之一，它在全球的碳、氮、磷循环中起着重要的作用。有色溶解有机物(Chromophoric dissolved organicmatter，CDOM)是溶解有机物中能够吸收紫外和可见光的组分，是DOM的重要组成部分。荧光溶解有机物（Fluorescent dissolved organic matter，FDOM）是CDOM的一部分，它广泛存在于水环境中，并且其主要成分被认为是生物惰性的，它的荧光特性被广泛应用于对海洋溶解有机物的研究。因此，研究海洋微型生物与有色溶解有机物之间的相互关系有助于我们对碳循环及MCP机制进一步的理解，本研究选取了西太平洋寡营养海域作为研究区域，通过现场调查与培养实验相结合的方法进行了综合考察，并得到以下结果:
　　首先，结合三维荧光光谱(EEM)与平行因子分析法(PARAFAC)，我们可以将西太平洋寡营养海域的有色溶解有机物分为两种类腐殖质荧光组分与一种类蛋白质荧光组分。其中，类腐殖质荧光组分表层荧光强度低，随着深度的增加荧光强度逐渐升高，在深层得到积累;而类蛋白质荧光组分的垂直分布与之相反。另外，该海域的DOM来源较复杂，既有陆源输入也有当地微生物作用产生。类腐殖质荧光物质在深海的积累可能与微生物代谢及环境相关。聚类分析的结果也显示，与表层海水相比，深层海水受到水团中异养细菌等微型生物的影响更大。
　　在中尺度涡处的调查发现，冷涡对海水的抬升作用能够影响当地的异养细菌等微型生物的分布，还会引起有色溶解有机物中不同组分的分布变化，而在衰退的暖涡处，这种现象并不明显。另外，在海水的抬升过程中，不同荧光组分的变化并不相同，这也暗示了涡流在上升过程中带来的营养盐输入以及微型生物群落的改变对当地DOM的结构和组分进行了修饰。
　　营养盐添加实验的结果表明单独添加硝酸盐对寡营养海区的异养细菌产生和利用DOC的总量没有明显的影响，但对有色溶解有机物中不同荧光组分的代谢还是有一定的影响。总体来说，与空白组相比，实验组中添加的硝酸盐不利于类腐殖质与类蛋白质荧光组分的积累，硝酸盐可能促进了细菌对这些组分的消耗。
　　异养细菌利用表层海水与深海海水的培养实验表明，表层海水中的细菌群落能够很好地利用深层海水中类蛋白质荧光组分，在培养过程中也能够积累海洋类腐殖质FDOM，对于可见光区的类腐殖质荧光物质，表层细菌能够先利用后积累。这说明了深层海水并不是绝对惰性的，对一种微生物群落来说是难降解的有机物可能会被另一种微生物群落降解，不同类型的海洋微生物利用溶解有机物组分的能力也不相同。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 海洋微型生物

1．1．1 海洋微型生物简介

1．1．2 海洋异养细曹概述

1．1．3 微食物环与微型生物碳泵

1．2 有色溶解有机物

1．2．1 溶解有机物

1．2．2 有色溶解有机物

1．2．3 有色溶解有机物的性质

1．3 有色溶解有机物与海洋异养细菌的关系

1．3．1 海洋异养细菌对CDOM的产生

1．3．2 海洋异养细菌对CDOM的降解

1．4 本论文的设计

第二章 西太平洋寡营养海域微型生物群落与有色溶解有机质的相互关系研究

2．1 现场概况与站位设计

2．2 材料与方法

2．2．1 样品的采集与检测

2．2．2 数据分析工具和软件

2．3 结果及讨论

2．3．1 环境参数

2．3．2 有色溶解有机物的特征

2．3．3 相关性分析

2．3．4 主成分分析与聚类分析

2．4 本章节小结

第三章 台湾东部西太平洋海区中尺度涡处异养细菌群落与有色溶解有机质相互关系的研究

3．1 研究背景

3．2 现场概况与实验设计

3．2．1 现场概况

3．2．2 实验设计

3．3 材料与方法

3．3．1 样品采集与检测

3．3．2 数据分析工具和软件

3．4 结果与讨论

3．4．1 N22断面调查结果及讨论

3．4．2 营养盐添加实验结果与讨论

3．5 本章小结

第四章 西太平洋寡营养海区表层海水异养细菌群落对深层海水有色溶解有机质的利用研究

4．1 研究背景

4．2 现场概况与实验设计

4．3 材料与方法

4．3．1 细菌丰度的检测

4．3．2 CDOM样品的检测

4．4 结果与讨论

4．4．1 异养细菌丰度的变化

4．4．2 有色溶解有机物的变化

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 主要结论

5．2 创新点

5．3 不足

5．4 展望

附录

参考文献

硕士期间已发表的论文

致谢