海洋酸化对钙化浮游植物颗石藻的影响

摘要

大气COB2B浓度升高,使得溶于海洋的CO2增加,改变表层海洋碳酸系统的平衡,降低海水pH(海水酸化)和CaCOB3B饱和度。这种海洋酸化现象会影响钙化生物的钙化作用以及相关生态过程。颗石藻类作为主要的浮游钙化生物,在海洋碳循环过程中起着重要的作用。为此,本文探讨了COB2浓度升高(海水酸化)对赫氏颗石藻(Emiliania huxleyi)的影响,并揭示了其在酸化状态下对阳光紫外辐射(UVR)的生理响应。主要结果如下:
　　通过调整培系统中CO2分压(pCOB2为350,780,1460 ppmv),调控培养液中的pH水平分别为8.2,7.9和7.6。在半连续培养过程中,我们检测了海水酸化对颗石藻生长、形态、光合和钙化固碳及其UVR敏感性的影响。在不同pH条件下,该藻的生长速率在0.7-1.1dP-1之间变动,经一定时间(8天左右)的适应后,受pH变化的影响不显著(维持在0.9 dP-1P左右)。海水酸化对光合作用的影响也不显著,然而,其对钙化作用的抑制作用特别明显,使其降低42.3-89.4％。为此,颗石层(钙壳)厚度相应变薄21-33%。在酸化状态下生长的细胞,经受UVR辐射处理时,无论是钙化还是光合固碳速率,UVR导致的抑制作用均明显增大:在pH为8.2时,钙化作用、光合作用受UVR的抑制分别为5%和45%,pH下降到7.6时,抑制率分别增加到了15%和90%。由于UVR对钙化固碳的抑制率偏高,使得无机与有机固碳比值(钙化固碳C/光合固碳P)随酸化急剧降低。酸化状态下UVR导致的较高抑制率,与钙化壳变薄有关;颗石层能使细胞少接受20-25%的UVR。
　　颗石藻的钙化壳(颗石层),起着滤除或减少有害紫外辐射的作用,这对其应付高强度的阳光辐射,减少光抑制非常重要。大气CO2浓度升高导致的海洋酸化,减少颗石藻的钙化量,会使细胞接受UVR的辐射量增加,UVR导致的损伤增大,PIC/POC值降低。为此,与颗石藻类相关的生物地球化学及生态学过程,会受到海洋酸化的影响。

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第一章 文献综述与研究目的

第一节 颗石藻的生物学特性及其与关键环境因子的关系

1. 颗石藻华及其形成条件

2. 颗石粒的生物学功能

3. 紫外线（UVR）对颗石藻的影响

第二节 钙化藻类的钙化和光合作用及其机制

2．钙化作用与光合作用的关系

3．钙化作用与细胞结构

第三节 海水酸化及海水碳酸化学变化

1. 大气COB2B升高与海水酸化

2. 海水酸化与CaCOB3B饱和度

第四节 海水酸化对钙化藻类的影响

1．COB2浓度升高的生态效应

2．海水DIC与藻类钙化作用的关系

3．pH、CaCO3B饱和度与藻类钙化作用的关系

第五节 研究的目的与意义

第二章 材料与方法

第一节 材料

第二节 方法

1. 培养条件与方法

2. 紫外辐射处理

3. 细胞扫描吸收光谱

4. 形态观察、细胞直径、颗石层厚度测定

5. 生长速率测定

6. 光合色素的测定

7. PIC/POC测定

8. 叶绿素荧光测定

9. 光合放氧和暗呼吸速率测定

10.光合与钙化固碳速率测定

11.海水总碱度测定和海水碳酸系统的相关计算

12.数据处理

第三章 结果

第一节 颗石层厚度对紫外线敏感性的影响

1. 颗石层的透光特性

2. 不同UVR处理后颗石藻的快速光响应曲线

第二节 pH对颗石藻颗影响

1. pH与生长

2. pH与颗石球形态及大小

3. 细胞色素

4. 光合作用和钙化作用对紫外线的敏感性

5. PIC/POC

第四章 讨论

1. 海水碳酸系统调控

2. 海水酸化对颗石藻光合作用和生长的影响

3. 海水酸化对颗石藻钙化的影响

4. 海水酸化与UVR的耦合效应

5. 海水酸化对PIC/POC的影响

6. 海水酸化对颗石藻华的影响

参考文献

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