北半球不同海区浮游纤毛虫的垂直分布及群落结构变化

论文摘要

浮游纤毛虫是一类具有纤毛的单细胞原生动物,隶属于原生动物亚界（Protozoa）-纤毛门（Ciliophora）-旋毛纲（Spirotrichea）-寡毛亚纲（Oligotrichina）及环毛亚纲（Choreotrichia）,包括无壳纤毛虫和砂壳纤毛虫。浮游纤毛虫个体微小（多数体长在10-200μm之间）,且分布广泛,是海洋微型浮游动物重要组成部分。浮游纤毛虫是pico-（0.2-2μm）和nano-（2-20μm）级海洋浮游生物的摄食者,又是中型浮游动物和仔稚鱼等的重要食物供应者,是连接微食物网和经典食物链的重要中介,在海洋生态系统的物质循环和能量流动中发挥重要作用。因此对浮游纤毛虫生态学的研究具有重要意义。浮游纤毛虫在各海区不同水层中的垂直分布和群落变化研究较少,本论文研究了热带大洋海山区（雅浦、马里亚纳和卡罗琳海山）、近岸海区（南海北部陆架陆坡海区）、大洋至近岸海区（热带西太平洋和南海北部陆架陆坡海区）和热带至寒带海区（热带西太平洋、白令海和北冰洋海区）中浮游纤毛虫的垂直分布和群落特征（含无壳纤毛虫粒级、砂壳纤毛虫所占丰度比例、口径组、冗余度等）,并对浮游纤毛虫丰度与温度、盐度和叶绿素之间的关系进行了初步探讨。分别于2014年12月至2015年1月、2016年3月至4月和2017年7月至8月对雅浦（水深300-5000 m）、马里亚纳（水深30-5000 m）和卡罗琳海山区（水深50-5000 m）中浮游纤毛虫的垂直分布以及其群落结构进行了研究。雅浦、马里亚纳和卡罗琳海山中,浮游纤毛虫丰度和生物量垂直分布均为“双峰”型,即表层和深层叶绿素a最大值（Deep Chlorophyll a Maximum,DCM）层有高值,丰度范围分别为0-331 ind./L,0-405 ind./L和0-405 ind./L,生物量范围分别为0.0-0.6μg C/L,0.0-0.9μg C/L和0.0-1.1μg C/L。浮游纤毛虫群落特征中,无壳纤毛虫是浮游纤毛虫的最主要类群,大于50μm粒级无壳纤毛虫所占丰度比例从表层至底层逐渐降低。砂壳纤毛虫丰度占总纤毛虫的丰度比例小于10%。根据各砂壳纤毛虫种类分布水层的不同,我们将其分为了四个类群（I:0-100 m水层;II:50-200 m水层;III:100 m以深水层和V:各水层均有分布）,其中类群I和V是优势类群。三个海区中28-32μm口径组均是种类数最多的口径组,但是砂壳纤毛虫所占丰度比例最大口径组却均为24-28μm。雅浦、马里亚纳和卡罗琳海山区中冗余度分别为79.0%、79.5%和78.9%。雅浦、马里亚纳和卡罗琳海山共鉴定出砂壳纤毛虫33属89种,广布型和暖水型是砂壳纤毛虫的优势类群,分别占砂壳纤毛虫总种类数的93.5%、93.2%和94.7%。未发现近岸型砂壳纤毛虫。三个海山中浮游纤毛虫丰度和温度均呈显著正相关关系。于2017年3月对南海北部陆架陆坡海区（水深110-2000 m）中浮游纤毛虫的垂直分布以及其群落结构进行了研究,发现调查海域存在一个中尺度的反气旋暖涡,结合调查期间每日卫星数据和海区水文垂直分布特征,将调查海区分为暖涡外和暖涡内海区。暖涡外和暖涡内海区中,浮游纤毛虫丰度和生物量的垂直分布分别为“表层高”和“双峰”型,暖涡外和暖涡内浮游纤毛虫丰度分别为2-767 ind./L和14-458 ind./L,生物量分别为0.0-2.7μg C/L和0.0-1.3μg C/L。暖涡外表层纤毛虫丰度值高于暖涡内。浮游纤毛虫群落特征中,从表层至DCM层10-20μm粒级无壳纤毛虫丰度占总无壳纤毛虫丰度比例在暖涡外均低于暖涡内,同时砂壳纤毛虫丰度占总纤毛虫丰度比例平均值和暖涡内站位相比低了约2%。类群I和V砂壳纤毛虫是暖涡外和暖涡内砂壳纤毛虫的优势类群（丰度高值分别在表层和DCM层）,但暖涡外表层类群I和V的丰度比例差值比暖涡内低31%。暖涡外砂壳纤毛虫口径组数、种丰富度和冗余度均高于暖涡内。时间序列站中,浮游纤毛虫白天和夜间的垂直分布均为“双峰”型,但是夜间各层丰度和生物量均高于白天,浮游纤毛虫可能具有昼夜垂直迁移现象。分别于2015年6月和2015年11月至12月对南海北部陆架陆坡海区（水深110-2000 m）和热带西太平洋大断面（水深均大于2000 m）中浮游纤毛虫的垂直分布以及其群落结构进行了研究。热带西太平洋和南海北部陆架陆坡海区中,浮游纤毛虫的垂直分布分别为“双峰”型和“表层高”,浮游纤毛虫的丰度分别为0-443 ind./L和2-809 ind./L,生物量分别为0.0-0.7μg C/L和0.0-1.4μg C/L。南海北部陆架陆坡受珠江冲淡水（近岸水）入侵影响的站位中,表层浮游纤毛虫的丰度值远远高于南海陆坡水。浮游纤毛虫群落特征中,无壳纤毛虫是主要的组成类群,砂壳纤毛虫所占丰度比例在近岸水（1.5%）小于陆坡水（6.4%）和热带西太平洋大洋水（5.9%）。热带西太平洋海区中砂壳纤毛虫口径组数、种丰富度和冗余度均高于南海北部陆架陆坡海区。砂壳纤毛虫主要由类群I和类群V组成,并且丰度高值分别出现在表层和DCM层。500 m以深水层未发现砂壳纤毛虫。我们推测无壳纤毛虫类群也和砂壳纤毛虫类群相似,可以分为表层高类群和DCM层高类群。同样在表层和DCM层的浮游生物食物网的结构和功能则也有可能不同。分别于2015年11月至12月、2016年7月和8月对热带西太平洋大断面（水深均大于2000 m）、白令海（水深均大于500 m）和北冰洋海区（水深均大于200 m）中浮游纤毛虫的垂直分布以及其群落结构进行了研究。热带西太平洋、白令海和北冰洋海区中浮游纤毛虫丰度和生物量的垂直分布分别为“双峰”型、“表层高”和“DCM层高”。在热带西太平洋、白令海和北冰洋海区0-200 m水层中,丰度分别为35-443 ind./L、152-3267 ind./L和12-1615 ind./L,生物量分别为0.0-0.7μg C/L、0.3-11.6μg C/L和0.0-4.5μg C/L。浮游纤毛虫群落特征中,砂壳纤毛虫丰度占总纤毛虫丰度比例在白令海海区（42.6%）要高于热带西太平洋（7.8%）和北冰洋海区（2.0%）。10-20μm粒级无壳纤毛虫丰度占总无壳纤毛虫丰度比例在热带西太平洋海区中最高,而白令海和北冰洋中大于30μm粒级无壳纤毛虫在各水层中所占比例均高于热带西太平洋海区。混合营养纤毛虫丰度及其占总无壳纤毛虫丰度比例在白令海和北冰洋海区均高于热带西太平洋海区。热带西太平洋海区小口径组（12-16μm）砂壳纤毛虫占总砂壳纤毛虫丰度比例最高,而北冰洋海区中则是大口径组（60-64μm）所占丰度比例最高。砂壳纤毛虫的冗余度从北冰洋到热带西太平洋海区是增加的。三个海区中无壳纤毛虫丰度与温度和Chl a浓度均呈极显著正相关关系。本论文对各海区中浮游纤毛虫的垂直分布和群落结构特征进行对比,发现从大洋至近岸海区中,浮游纤毛虫的垂直分布由“双峰”型变成“表层高”,砂壳纤毛虫种类数、冗余度等均降低;从热带至寒带海区中,砂壳纤毛虫种类数、口径组数和冗余度等特征均呈降低趋势,但是无壳纤毛虫粒级和优势砂壳纤毛虫口径组却呈增大的趋势。温度可能是影响浮游纤毛虫丰度的重要的影响因素。

论文目录

摘要

Abstract

第1章引言

1.1 海洋浮游纤毛虫

1.1.1 无壳纤毛虫类群组成及研究现状

1.1.2 砂壳纤毛虫类群组成及研究现状

1.2 本论文研究海区、方法及目的

1.2.1 研究海区

1.2.2 研究方法

1.2.3 研究目的

1.3 不同海区纤毛虫的垂直分布和群落结构差异

1.3.1 热带大洋海山区纤毛虫的垂直分布和群落结构

1.3.2 春季南海北部海区纤毛虫的垂直分布

1.3.3 大洋至近岸海区纤毛虫的垂直分布和群落差异

1.3.4 热带至寒带海区纤毛虫的垂直分布和群落差异

1.4 研究意义

第2章热带大洋海山区纤毛虫的垂直分布及群落结构

2.1 材料和方法

2.2 结果

2.2.1 温度、盐度和叶绿素a活体荧光值的分布特征

2.2.2 纤毛虫丰度和生物量

2.2.3 纤毛虫垂直分布

2.2.4 不同粒级无壳纤毛虫垂直分布

2.2.5 砂壳纤毛虫群落组成、垂直分布及口径组变化

2.2.6 纤毛虫丰度与环境因子之间的关系

2.3 讨论

2.3.1 纤毛虫的垂直分布

2.3.2 砂壳纤毛虫的垂直分布模式

2.4 小结

第3章南海北部海区纤毛虫的垂直分布及群落结构

3.1 材料和方法

3.2 结果

3.2.1 温度、盐度和叶绿素a活体荧光值的分布特征

3.2.2 纤毛虫的垂直分布

3.2.3 不同粒级无壳纤毛虫垂直分布

3.2.4 砂壳纤毛虫群落组成、垂直分布及口径组变化

3.2.5 时间序列站中纤毛虫的垂直分布

3.3 讨论

3.3.1 纤毛虫的垂直分布

3.3.2 无壳纤毛虫的不同粒级

3.3.3 砂壳纤毛虫的垂直分布

3.3.4 砂壳纤毛虫的优势口径组和冗余度

3.3.5 时间序列站中纤毛虫的昼夜迁移

3.4 小结

第4章大洋至近岸海区纤毛虫的垂直分布及群落结构变化

4.1 材料和方法

4.2 结果

4.2.1 温度、盐度和叶绿素a活体荧光值的分布特征

4.2.2 纤毛虫丰度和生物量

4.2.3 纤毛虫的垂直分布

4.2.4 不同粒级无壳纤毛虫的垂直分布

4.2.5 砂壳纤毛虫群落组成、垂直分布类群、口径组和冗余度

4.2.6 纤毛虫垂直分布的差异

4.3 讨论

4.3.1 砂壳纤毛虫的垂直分布

4.3.2 热带西太平洋大洋水体中双峰型垂直分布模式

4.3.3 热带西太平洋和南海北部陆坡水水体中双峰型垂直分布差异

4.3.4 南海北部近岸水和大洋水影响海区纤毛虫垂直分布差异

4.4 小结

第5章热带至寒带海区纤毛虫的垂直分布及群落结构变化

5.1 材料和方法

5.2 结果

5.2.1 温度、盐度和叶绿素a活体荧光值的分布特征

5.2.2 纤毛虫丰度和生物量

5.2.3 纤毛虫的垂直分布

5.2.4 无壳纤毛虫不同粒级及混合营养纤毛虫的垂直分布

5.2.5 砂壳纤毛虫的群落组成、丰度比例、口径组和冗余度差异

5.2.6 纤毛虫丰度与环境因子之间的关系

5.3 讨论

5.3.1 纤毛虫的垂直分布

5.3.2 砂壳纤毛虫丰度占总纤毛虫丰度比例的差异

5.3.3 无壳纤毛虫粒级的差异

5.3.4 不同海区砂壳纤毛虫优势口径组和冗余度的差异

5.4 小结

第6章结论与展望

6.1 主要结论

6.1.1 各海区浮游纤毛虫的垂直分布和群落结构差异

6.1.2 不同海区中砂壳纤毛虫类群

6.2 创新点

6.3 展望

参考文献

附录

致谢

作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

文章来源

类型: 博士论文

作者: 王超锋

导师: 张武昌

关键词: 浮游纤毛虫,垂直分布,群落结构变化,北半球

来源: 中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)

基金: 国家自然科学基金“中国近海不同生态类型砂壳纤毛虫群落扩散和交错的特征和机理研究”(41576164),国家科技基础资源调查专项“海山区水体浮游生物生态分布与生产力”(2017FY100803),中国科学院战略性先导科技专项(A类)“初级生产,异养微生物二次生产以及微型生物生态过程”(XDA11030202.2),国家重点基础研究规划973项目“南海北部陆坡海区浮游生物群落分布及功能”(2014CB441504)

分类号: Q958.8

总页数: 170

文件大小: 20367K

下载量: 137

北半球不同海区浮游纤毛虫的垂直分布及群落结构变化

论文摘要

论文目录

文章来源

相关论文文献

猜你喜欢