论文部分内容阅读
海洋是人类食物、药物和工业原料的重要来源。南海是世界第三大边缘海，是我国最大最深的边缘海。南海与邻近海区通过多个通道相连，包括连接太平洋的吕宋海峡，连接印度洋的马六甲海峡，连接东海的台湾海峡和通往爪哇海的卡里马塔海峡等。南海分布着众多的珊瑚礁和珊瑚岛，主要包括东沙群岛、西沙群岛、中沙群岛和南沙群岛等。南海生态环境包含多种典型的生态系统，如河口、海湾、上升流、冷涡等系统。南海北部海域一般指吕宋海峡以西、台湾岛西南、海南岛以东、18°N以北的南海海域。南海北岸有珠江注入，东部通过台湾海峡和吕宋海峡分别于东海和西太平洋相连，水体交换频繁。另外，黑潮通过吕宋海峡入侵南海，对南海北部生态系统造成一定影响。南海北部海域属于亚热带季风区，其气候变化主要受东亚季风环流控制。受季风、黑潮和地形等因素的作用，南海北部环境复杂多变，为浮游植物生态学研究提供理想的区域。 浮游植物作为水体生态系统的初级生产者，在物质循环、能量流动等方面起着重要的作用，尤其在碳循环中贡献巨大，贡献了全球固碳总量的40％以上。浮游植物能够通过光合作用制造有机物，固定CO2形成海洋初级生产力，同时还参与海洋生物泵作用，促进碳的输送和沉降。本论文以南海北部海域的浮游植物为主要研究对象，对南海北部典型区域浮游植物的18S rDNA和固碳功能基因(rbcL)进行研究并结合多元统计分析方法，探讨浮游植物群落结构及其与环境因子的相互关系，揭示浮游植物的空间分布及其生态学特征，将对海洋环境保护及浮游植物在碳循环中的作用提供理论依据。主要研究内容和结果如下: 1)南海北部超微型真核生物群落结构及其分子生态学特征 通过18S rDNA-DGGE的方法对南海北部超微型真核浮游生物群落结构进行分析，测序得到18条序列，发现囊泡虫(Alveolates)在南海北部的超微型真核生物中占优势，占总序列的50％;其他的序列归属于Bicoecea(11.1％)，迅游藻(Bolidophyceae)(11.1％)、放射虫(Polycystinea)(16.7％)、绿藻(Chlorophyceae)(5.6％)和1种未知种。UPGMA聚类分析表明，不同站点的超微型真核生物的群落组成可分为5组，体现出地理相似性。冗余分析(RDA)表明,A3、A4、A7、B2和C1站点位于冷涡或者上升流区，所以其超微型真核生物群落组成主要受盐度影响，而A1、A2和C2站点主要受温度、PO4-P和SiO3-Si的影响，南海东北部海域可能受到黑潮入侵的影响，但黑潮对其影响机制有待于进一步探索。 2)南海北部超微型浮游植物空间分布及其分子生态学特征 超微型浮游植物的物种丰度和叶绿素a浓度在近海区域较高，而外海开阔区域较低。南海北部区域的超微型浮游植物可划分为9个类群，超微型浮游植物的优势类群为定鞭藻(Prymnesiophyte)，其一共有87个克隆，占物种丰度的54.4％。其它的类群包括:原绿球藻(Prochlorophyte)、绿藻(Chlorophyceae)、真鞭藻(Eustigmatophyte)、硅鞭藻(Dictyochophyte)、金藻(Chrysophyceae)、红藻(Rhodophyte)、中心硅藻(Coscinodiscophyceae)和海金藻(Pelagophyte)。南海北部超微型浮游植物的分布主要受来自珠江径流和陆源输入的SiO3-Si、PO4-P、NO3-N和NH4-N等影响，而南海北部的中东部地区群落结构相似主要受到黑潮入侵的影响。这是rbcL基因首次被用作研究南海北部超微型浮游植物群落结构的标记基因。 3)大亚湾浮游植物群落结构变化及其分子生态学特征 大亚湾是南海北部一个重要的海湾，rbcL基因首次作为生物标记基因来研究大亚湾浮游植物的群落结构及其分布特征;大亚湾海域存在7个类群的浮游植物，其中硅藻(Bacillariophyceae)和真鞭藻(Eustigmatophyte)是大亚湾浮游植物的优势类群(81.9％);靠近养殖区的浮游植物多样性最高，而范和港附近出现生态系统的退化;浮游植物的群落结构主要受到pH、盐度、SiO3-Si、PO4-P和NO2-N的影响;浮游植物的生物量明显受到PO4-P和NO2-N的正调控，盐度和pH的负调控。大亚湾浮游植物的分布和生物量受到人类活动和自然因素的双重影响。 4)珠江口及其外海海域浮游植物的群落结构变化及其分子生态学特征 利用rbcL基因对珠江口及其外海海域浮游植物群落结构的研究发现:硅藻是珠江口及其外海海域海域的优势类群，从珠江到外海，优势类群逐渐由隐藻(Cryptophyceae)和硅藻(Bacillariophyceae)过渡为定鞭藻(Prymnesiophyte)和硅藻(Bacillariophyceae)。营养盐和盐度是影响这一海域浮游植物分布的主要环境因子，浮游植物的生物量与PO4-P、NO2-N和NH4-N呈显著正相关，而与盐度呈负相关。珠江河口区浮游植物的分布和生物量明显受到人类活动的影响，从珠江河口区到开阔外海，伴随着营养盐浓度的降低，其浮游植物的生物量降低而多样性升高。这是首次利用rbcL基因开展珠江口及其邻近海域浮游植物的群落结构变化特征的研究。