南海北部生物标志物季节性变化对浮游植物生物量/群落结构的指示作用

摘要

生物标志物已被广泛应用于重建浮游植物生产力和群落结构变化，但该方法还缺乏现场观测的充分验证。本文通过对南海北部的现代调查，过滤表层(0-5m)海水，收集了4个季节(2008年冬季、2009年夏季、2010年秋季、2011年春季的表层海水颗粒物，提取了与浮游植物相关的生物标志物，菜子甾醇、甲藻甾醇和烯酮，分别指示硅藻、甲藻和颗石藻，分析探讨以生物标志物为基础的浮游植物生物量和群落结构的变化特征及其影响因素。
　　 结果表明浮游植物生物标志物在南海北部海域表层水中的分布表现出典型的区域分布和季节变化特征。四个季节生物量的高值区主要出现在珠江河口、广东沿岸以及陆架区海域，陆坡、海盆区及广阔的外海表现为低值。通过对这四个季节的对比，显示夏季为生物量最高的季节，总的生物标志物含量为70ng·L-1，其次为冬季(66.4ng·L-1)、秋季(60.5ng·L-1)，春季最低(45.8ng·L-1)。沿岸高值区位置的分布随季节的不同也有变化，夏季在广东沿岸都是高值区，而在其他季节高值区主要是在珠江河口区及粤西沿岸，这一点可以归结于夏季西南季风吹动沿岸流将珠江丰沛的冲淡水吹向东南，导致了粤东的高值。
　　 南海北部的浮游植物分布格局主要是由营养盐控制的，近岸海区受沿岸流、上升流和珠江冲淡水的影响，营养盐的含量较高，造成了浮游植物生物量比较高。向外海海水分层，底层养分不能及时补充到表层，营养盐水平逐渐降低，在海南岛东北部和香港东南海域，可以常年观测到反气旋涡，其营养盐水平较周围海域的低，也常年表现为浮游植物生物量的低值区。
　　 通过计算各生物标志物之间的比例得到，硅藻是南海北部海域含量最高的优势类群，比例范围为62.4％-79.3％，且随季节和离岸距离远近的变化不大。从近岸到外海营养盐含量和结构的变化，导致浮游植物群落结构也发生了较大改变。甲藻和颗石藻的相对含量表现出在外海有高值沿岸较低的分布趋势，甲藻的含量在春、夏季较高，颗石藻的含量在秋、冬季较高。
　　 硅藻、甲藻、颗石藻的分布格局主要是由于藻类之间对于营养盐的竞争还有各海域的营养盐结构造成的。硅藻在营养盐丰富且比例均衡的海域，可以迅速吸收营养盐大量繁殖，而甲藻对于磷酸盐的吸收常数较低，可以在外海和近岸一些处于磷限制海域较好的生长。颗石藻相对于硅藻来说也因此体积较小，对氮、磷营养盐都较低的吸收常数，整个南海都有分布，在寡营养盐的外海可以达到相对的高值，表现出与生物量分布相反的趋势。
　　 用生物标志物法得出在南海北部表层海水中的浮游植物生物量/群落结构分布及季节变化与前人用其他方法所得出的结果一致，验证了该方法应用在南海生态环境重建的可行性，将来再将生物标志物在水柱中和表层沉积物的记录结合，以使生物标志物法可以准确定量反映浮游植物的生物量和群落结构的变化。