赤潮生物研究——海洋浮游生物学的新动向之一

海洋浮游生物学是海洋生物学的重要组成部分之一。作为一门独立分支学科的历史,尚不到一百年。浮游生物本身是一个巨大的生态群落,包括数以万计的各种各样的浮游植物和浮游动物。由于缺乏发达的游泳器官,它们只能随着海流到处漂浮,因此和环境的关系比其他生物(如底栖生物、游泳生物等)更为密切,受环境的影响也更大。随着海洋调查的蓬勃发展,人们对海洋浮游生物的研究也更加重视。本文作者将分几个专题,着重介绍海洋浮游生物研究的新动向。这是第一篇。     

海洋微生物与噬菌体间的相互关系

病毒是海洋中丰度最高的生物体, 其中绝大多数又为能够侵染细菌和古菌的噬菌体.它们在控制微生物死亡率、调节微生物群落结构与多样性、影响微食物网过程以及参与碳、氮等元素的生物地球化学循环等方面扮演着重要的生态角色. 本文对近年来关于海洋细菌与其病毒间相互关系的研究进行了概述, 并结合作者的工作对未来的研究进行展望.     

海洋浮游生物生态系研究——海洋浮游生物学的新动向之六

生态系统(简称生态系)是当前生态学界高度重视的一个课题. 本文拟对海洋生态系的研究动态作一扼要介绍,着重介绍浮游生物在食物链、生产力、能量转换和流动及物质循环中的重要性.这些课题正是目前海洋生物生态系研究的主要内容,也是海洋浮游生物学的另一个新动向. 食物链海洋生态系是由生物和环境两大部分组成.前者包括浮游生物、底栖生物和游泳生物三大生态类群;后者包括物理、化学、地质等非生物环境因子.生态系主要研究这两大部分之间的物质和能量的转换作用和相     

海洋表面栖息的生物群落

<正>全球海洋表面漂浮的无数物种被称为漂浮生物，它们既神秘又缺少研究，使得清除塑料污染的努力复杂化。辽阔的海洋和外太空的遥远区域有许多共同点。这些不可知的区域广袤无边，不断延伸，由某些极端力量统治，生命的存在在那儿一般是例外，而不是惯例。然而，正如星辰散布在夜空中，聚合成星云或者一头坠入其中就无法逃脱的无底黑洞，有一整个生态系统栖息在海洋表面上，与天上的星辰一样不计其数，神秘难解。     

海洋生态数学模型研究及进展

海洋是一个资源丰富的巨大宝库，随着近海资源开发利用对环境以及全球变化影响研究的不断深化，人们普遍意识到海洋生态、特别是近海生态对人类生存与发展的重要性。海洋生态学是研究海洋生物与其环境相互作用的科学，动态的和定量的研究是其发展的总趋势，为了达到这个目的，在综合海洋生态系统各个要素的作用基础上建立生态数学模型，利用模型讨 论模拟海洋生态系统的演变过程，已经成为海洋生态学研究中最重要的方面之一。     

变形菌视紫质—海洋光能生物利用的新途径

海洋环境基因组研究的突破揭示出海洋细菌中存在可利用光能的视紫质――变形菌视紫质(PR). 基因及其蛋白序列分析和激光诱导光解实验等证明PR属于质子泵型视紫质, PR将光能转化成细胞膜内外质子梯度化学势能, 并用于合成ATP. PR的发现揭示了海洋中存在与依赖于叶绿素进行光合作用完全不同的光能生物利用的新途径. 已有研究表明PR细菌是地球上最丰富的生物之一. 表层海水中PR细菌约占总细菌数量的13%, 而每个细胞中PR的平均分子数约为2.5×10⁴个. 显然, PR在海洋能量代谢以及碳循环中的作用不可忽视. 基于对国外研究的认识和我们对中国海PR研究的结果, 提出了海洋生态系统中的包括光合色素途径和非光合色素途径的能流和碳循环模型.     

海洋蓝细菌与异养细菌相互作用:以原绿球藻为例

蓝细菌(cyanobacteria)是海洋最主要的初级生产者,贡献了海洋净初级生产力的25%.海洋异养细菌具有多种代谢路径,能够吸收和利用蓝细菌的光合作用产物.海洋蓝细菌和异养细菌之间的相互作用关系影响海洋食物网、固碳和储碳,具有重要的生态效应和生物地球化学意义.原绿球藻(Prochlorococcus)作为蓝细菌的典型代表类群,是海洋中体积最小、数量最大的光合自养原核微生物.原绿球藻的基因组高度精简,从而减少了细胞复制中所需的物质和能量,同时减小了细胞体积,因此在寡营养大洋表层环境中具有竞争优势.然而,基因组减小同时使得原绿球藻单个细胞基因多样性下降,从而使其适应环境的潜能降低.因此,相比于其他蓝细菌,原绿球藻更加依赖于海洋环境中其他微生物的协助,以维持自身生存的需求.本文根据国内外近期的相关研究成果,从原绿球藻与异养细菌之间基因的互补关系和生理特性等角度,归纳了两者之间存在的互利共生、偏利共生等多种相互作用关系及其生态效应,并提出了未来的研究重点.     

浙赣边区晚奥陶世腕足动物群落分布型式

群落是指现代或远古同一时期共生在同一特殊空间的生物联合,是生态地层学研究的基础.群落生态是指群落所处的生境及其两者之间的相互联系.识别和划分群落,分析群落的时空分布及其演替规律,可以提高地层对比的精度,也是进行古地理研究和盆地分析不可缺少的一个环节.     

运古海洋生态群落图

各种远古动物化石千姿百态,栩栩如生,呈现出一幅寒武纪大爆发时期最为完整和古老的海洋生态群落图,为我们窥视远古世界打开了一扇明亮的窗口.     

大气海洋物质交换中的铁硫耦合反馈机制

海洋表层水中的铁已被证明为某些大洋海区表层水生产力的限制因素. 1992年我们报道了在远洋气溶胶中检测到二价铁Fe(Ⅱ), 提出了大气海洋物质交换中的铁硫耦合反馈机制的假设. 最近在中国的沙尘暴样品中检测到了相当数量的Fe(Ⅱ), 其浓度高达1.8~4.3 mg·m^-3, 占总铁的1.4%~2.6%. 气溶胶中硫和铁在沙尘暴期间表现出明显的正相关. Fe, Fe(Ⅱ)和S无论在沙尘暴和非沙尘暴期间其浓度高峰均在粒径为1~3 mm的分级样品中. 在自然光照和紫外光照条件下, 加入三价铁后四价硫的氧化速度要比不加入分别快6.5和14倍. 气溶胶的Fe(Ⅲ)部分转化成Fe(Ⅱ)并产生OH·自由基把S(Ⅳ)氧化成硫酸盐这一过程, 可贡献北太平洋中部Midway岛地区所产生的非海盐硫酸盐气溶胶的约3%~20%. 上述结果进一步支持了铁硫耦合反馈机制的假设. 气溶胶中的Fe(Ⅲ)还原生成可为海洋表层生物吸收的Fe(Ⅱ). 海洋表层的浮游生物随二价铁的增加而增加, 导致其排放物二甲基硫(DMS)的增加. DMS的增加又导致海洋大气中S(Ⅳ)及硫酸盐气溶胶的增加, 从而又导致生物必需的二价铁的增加. 如此反复循环不已. 大气和海洋中的这一铁硫循环耦合反馈机制可能直接影响了全球气候变化.     

远古海洋生态群落图

各种远古动物化石千姿百态，栩栩如生，呈现出一幅寒武纪大爆发时期最为完整和古老的海洋生态群落图，为我们窥视远古世界打开了一扇明亮的窗口。     

海洋垃圾堆变身旅游胜地

越来越多的垃圾是城市的主要病症之一，如何处理垃圾成为令人们头疼的事情。目前，人们处理垃圾的重要方法之一是将它们堆积或填埋。有的地区在对这些垃圾处理后再建立各种形态的公园或广场。如今，荷兰科学家决定把这种处理垃圾的方法移植到海洋中，利用海洋中各种各样的漂浮垃圾（尤其是塑料垃圾）建造人工生态岛。这些人造岛屿可以作为旅游胜地，或者作为在海洋灾难中受灾居民的安置地。     

海洋沉积物中铁-磷积累的环境生物地球化学过程

通过揭示南海北部陆坡沉积物柱状样中铁、磷和碳酸钙等的赋存特征, 结合现代表层海水中磷与水温、溶解氧的关系, 讨论了海洋沉积物中铁-磷积累的环境生物地球化学过程. 结果表明, 沉积磷与碳酸钙的含量随深度的变化呈相反趋势, 而沉积铁与碳酸钙的含量变化基本一致, 这与冰期时表层海水温度降低而二氧化碳含量增高, 使部分陆源磷溶入海水刺激了海洋初级生产力, 从而导致生源碳酸钙在沉积物中积累的生物地球化学过程有关, 也与海水中来自大气和海洋植物光合作用的氧, 促使铁的氧化而加速沉淀到沉积物中有关. 沉积物柱状样中可溶性铁和磷结合态(Fe-P)的含量变化, 能够敏感地反映来自气候和环境变化的影响, 表明了沉积物中铁和磷结合态的积累特征与赋存状况, 对古气候和古环境变化具有指示意义.     

海洋魅影

春天不是下海考察的最好季节,许多海洋生物摄影爱好者在这个时候都闲了下来。闲暇之时就开始扎堆参加各种摄影比赛,有3场海洋摄影大赛都在2009年4月相继落下帷幕。它们分别是：英国野生生物基金会举办的水下世界摄影大赛、美国迈阿密大学罗塞斯蒂海洋和大气科学学院举办的第五届海底世界摄影大赛、     

马里亚纳海沟的奇特生物

正马里亚纳海沟是地球海洋中最深的部分。近年来,一些有人驾驶和无人驾驶的交通工具已经进入了这一水域,证明在这个近乎陌生的环境中确实存在生物,其中包含一些非常奇怪的物种。接下来就让我们把阳光照进这个神秘的水下世界,看看这里的奇异生物。望远镜章鱼望远镜章鱼就像深渊中的幽灵一样,漂浮和悬挂在地球上最深的海洋里。与大多数章鱼不同,这个章鱼不会从海底掠过。它处在水深超过1 900米的水柱中,不会水     

海岸带湿地自由生活海洋线虫的生态功能研究进展

线虫是一种丝线状的小型多细胞动物,生存于多种环境.其中约有25%线虫栖息在海洋中,在海洋沉积物中的数量一般为1×106~12×106 inds m?2,通常以泥质河口和盐沼区域密度最高.盐沼湿地中大量被固定的碳通常以碎屑通道形式进入生态系统,在此过程中海洋线虫通过摄食及生物扰动作用扮演重要角色.盐沼植被的生长对海岸带沉积环境产生重要影响,进而改变海洋线虫的分布模式.在微食物网中,海洋线虫通过与细菌/碎屑耦合,刺激细菌生长,进而加速营养物质的再矿化;海洋线虫是较高营养阶元的食物来源,也是微型和大型底栖动物的重要联接.此外,海洋线虫作为潜在的环境指示种,在生物监测领域被广泛应用.我国海岸带湿地跨越不同的气候带,但是该区域中有关海洋线虫现有资料非常匮乏.为了刻画海洋线虫在海岸湿地的区域生态功能,有必要深化海洋线虫的生物生态学基础研究,定量刻画海洋线虫在物质循环和能量流动的贡献.其中,生物多样性的估算是生态系统动力机制研究的核心内容.除室内和野外受控实验研究外,应通过构建数学模型来预测生态系统对环境扰动的响应.为了提高数据获取的效率,方法学的改进也应给予重视.     

海洋魅影

春天不是下海考察的最好季节,许多海洋生物摄影爱好者在这个时候都闲了下来.闲暇之时就开始扎堆参加各种摄影比赛,有3场海洋摄影大赛都在2009年4月相继落下帷幕.它们分别是:英国野生生物基金会举办的水下世界摄影大赛、美国迈阿密大学罗塞斯蒂海洋和大气科学学院举办的第五届海底世界摄影大赛、由两大潜水摄影网站Wetpixel和DivePhotoGuide举办的第四届国际水下摄影大赛.     

恐龙时代的顶级海洋捕食者

正沧龙是一类体形巨大的海洋爬行动物,与蛇和蜥蜴的关系相近。当恐龙主宰陆地时,沧龙统治着海洋。在6550万年前,沧龙与恐龙在同一大规模灭绝事件中灭绝。沧龙是白垩纪时期海洋中最强大的掠食者,拥有巨大的头部、尖利的牙齿和快速游动技能。迄今发现的体形最大的沧龙是霍夫曼沧龙,体长约17米,可以和巨大的巨齿鲨媲美。大型沧龙是顶级海洋捕食者(可与现代的逆戟鲸匹敌),可以吃下几乎所有猎物,甚至其他沧龙。在沧龙的猎物中,     

好氧不产氧光合异养细菌及其在海洋生态系统中的作用

海洋生态系统中好氧不产氧光合异养细菌(AAPB)有着独特的生理特征和生态功能. AAPB具有罕见的3裂方式, 形成“Y”形细胞, 并常集合成自由漂浮的群体. 绝大多数AAPB是专性好氧的. AAPB以细菌叶绿素(BChl a)为惟一的光合色素, 且细胞BChl a含量(分子数)明显比典型的厌氧光合菌低, 但其胡萝卜素含量很高且种类繁多. 除了普遍存在的含Mg的BChl a外, 有的AAPB 还有含Zn的BChl a. AAPB具光捕获系统Ⅰ, 但常缺少光捕获系统Ⅱ. 尽管AAPB可利用光进行光合作用, 但其生长对光无依赖性, 它们具有控制自身光合作用的机制. AAPB分布广泛, 在海洋特别是贫营养的大洋环境的生物量中占有重要份额, 在碳及其他生源要素生物地球化学循环中扮演着独特的角色. 同时AAPB对重金属的矿化作用、解毒以及在生物除污方面有着巨大潜力. AAPB研究对于光合作用的起源与进化、环境调控, 以及海洋生态系统的结构与功能的深入认识具有重要意义.     

观测海洋生态环境的卫星升空

海洋浮游生物群落是构成海洋食物链的重要基础。海洋动物大多以援食这些微生物或浮游生物为生。海洋浮游生物生长茂盛的地区吸引着大量鱼类,海鸟乃至鲸群,一旦它们数量减少,食物链就会处于紊乱状态。因此,海洋学家对遍布世界大洋中的浮游生物群落特别关注。去年8月,由美国