南极菲尔德斯半岛近岸水域硅藻的多样性及分布特征

摘要

南极硅藻在南极生态系统中起着至关重要的作用，是南极食物链的底端，其物种多样性、群落结构特征直接或间接影响南极生态系统的稳定性。南极生态系统中的大气、冰、海洋和生物通过生物地球化学循环、深层大洋环流、大气环流、能量的输运与其它生态系统紧密联系，从而影响地球整个生态系统。反过来，南极地区又对全球气候、环境等变化起到“放大器”作用。硅藻的丰度和种类组成被认为是环境变化(如气候变化)的敏感指标，南极洲的气候变化又可能会大大影响浮游植物的生长、物种组成和演替。虽然硅藻代表南极地区最常见的藻类群体之一，但由于南极地区的地域特珠性，研究较少，对南极硅藻的多样性和生态分布特征研究有着国际性的实际意义。
　　对南极乔治王岛菲尔德斯半岛采集的10个样点硅藻样品的种类组成、细胞相对丰度、细胞密度、优势种、硅藻群落各生物多样性指数进行对比分析，结合近30年来国内、外有关南极硅藻多样性及生态分布的研究，分析了菲尔德斯半岛硅藻群落的种类组成及空间分布特征，探索菲尔德斯半岛硅藻的分布规律。主要研究结果如下：
　　（1）共鉴定出硅藻30属75种（包括变种和变型，不包括未定种）。中心纲硅藻较少，共3属11种（包括变种）；羽纹纲硅藻占硅藻种类的主要部分，共27属64种（包括变种）。中心纲种类中最重要的是海链藻属，共7种，占中心纲种类的63.6％。羽纹纲种类中最重要的是卵形藻属，共14种，占羽纹纲种类的21.9%，其次是舟形藻属和菱形藻属，分别为7种和6种，占羽纹纲种类的10.9%和9.4%。
　　整个研究区域主要以微型硅藻（2~20μm）和底栖硅藻（>20μm）为主。菲尔德斯半岛地处亚南极地区，其硅藻组合也具有过渡性特征，生态特点以近岸冷水种、南极常见种为主，集聚了冷水种、常温种和广温种。其中15种世界广布种，占总种类数量的20.27%，包括浮游、底栖和附着硅藻。
　　（2）研究区域各采样点硅藻种类数在36~57种之间变化，阿德利大角和长城湾右两个样点种类数相对较高，而散布在半岛北侧的两个近岸海域样点赋鸥湾和生物湾种类数较低。10个采样点中，共有6个优势种和8个次优势种，大多数为南大洋特有种或常见种。冰川舟形藻（Navicula glaciei）、微小舟形藻（Navicula perminuta）在所有的样点中都有出现，这两种硅藻都是广布于南极沿岸的嗜冷硅藻，典型的微型硅藻，在微藻中具有绝对优势。
　　半岛北侧样点的硅藻数少于南侧样点的硅藻数，因为菲尔德斯半岛南侧长城海湾近岸有多个国家的科学考察站，所以推测临近考察站的样点受人类活动影响，水体可能有富营养化趋势，因而半岛南侧长城海湾近岸溪流样点的种类数相对北侧样点硅藻种类数偏多，硅藻细胞密度更大。
　　羽纹纲硅藻如拟脆杆藻属（Fragilariopsis sp.）和底栖硅藻如曲壳藻属（Achnanthes sp.）、卵形藻属（Cocconeis sp.）在半岛沿岸内陆样点相对常见，而中心纲硅藻如海链藻属（Thalassiosira sp.）和角毛藻属（Chaetoceros sp.）则在靠近海岸的样点频繁出现。
　　（3）硅藻细胞密度较大。整个研究区域硅藻的细胞密度在1.30~4.46×105cells/L范围内，平均细胞密度为2.88×105cells/L。细胞密度高值区出现于阿德利岛区，其中阿德利大角（4.46×105cells/L）细胞密度最高，赋鸥湾（1.31×105cells/L）细胞密度最低。
　　半岛硅藻的生物多样性较高，且北侧样点多样性比南侧长城海湾周围样点低，生物多样性随着样点的种类数的增多而增大。生物多样性最高点出现在阿德利岛大角，此站种类数最高，最低点出现在赋鸥湾，此样点种类数最少。水文条件（如环流、地表水和冰退时间）的变化对硅藻群落的种类数和丰度影响较大。
　　各样点小生境是造成其硅藻均匀度差异的主要原因。生物湾、阿德利岛大角和风暴湾的Pielou均匀度指数最高，硅藻群落物种较少的生物湾和风暴湾，却表现出较高的均匀度。阿德利岛大角的硅藻群落物种丰富，生物多样性指数较高，反应其硅藻群落结构组成结构相对复杂。

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1. 绪论

1.1 硅藻在南大洋生态系统中的重要性

1.2 南极硅藻生物多样性及分布特征的研究进展

1.2.1 南极海洋浮游硅藻生物多样性及分布特征研究

1.2.2 南极海冰硅藻生物多样性及分布特征研究

1.2.3 南极附生硅藻生物多样性及分布特征研究

1.2.4 南极底栖硅藻多样性的研究

1.2.5 南极湖泊硅藻多样性及生态分布研究

1.2.6 南极海绵与共生硅藻的多样性研究

1.2.7 国内外已报道的南极主要硅藻种

1.3 本文的研究内容及意义

1.3.1 本文的研究内容

1.3.2 本文的研究意义

2. 研究区域概况

2.1 研究区自然条件概况

2.2 研究区人文概况

3. 材料与方法

3.1 硅藻样品的采集方法

3.2 硅藻样品的处理

3.2.1 硅藻样品的酸处理

3.2.2 硅藻永久玻片的制作与硅藻的鉴定及统计

3.3 数据的统计及分析

4. 菲尔德斯半岛硅藻的分布特征

4.1 菲尔德斯半岛硅藻的组成特征

4.2 各研究区域硅藻种类的组成特征

4.3 菲尔德斯半岛硅藻的密度、物种多样性的空间分布特征

5. 结论与讨论

5.1 结论

5.2 讨论

参考文献

附录一 主要硅藻种附录与参考文献

附录二 主要硅藻部分图谱

附录三 研究生期间参加科研及发表论文情况

致谢

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