本文關鍵詞：顆石藻生物礦化作用及其環(huán)境指示意義　出處：《西南科技大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：顆石藻是海洋中廣泛分布的單細胞超細微浮游生物,是現代大洋最重要的初級生產者之一,對大洋生態(tài)系統(tǒng)有重要的影響。顆石藻在其生命過程中,可以通過生物礦化作用分泌出碳酸鈣質的顆石。顆石包含了豐富的地質信息,在古海洋學中具有重要的意義。本論文通過以顆石為環(huán)境標型和礦物標型,來獲得外界環(huán)境變化下顆石藻生物礦化過程以及對環(huán)境的指示意義。本文以海洋中廣泛分布的顆石藻為研究對象,通過人工氣候培養(yǎng)箱調節(jié)二氧化碳濃度和溫度條件,改變顆石藻培養(yǎng)基中鈣、鎂、鐵等主微量元素水平,模擬未來海洋中復雜的環(huán)境變化,研究了它們在耦合作用下對顆石藻的生物礦化作用的影響,主要研究了顆石藻的生長曲線、顆粒無機碳和顆粒有機碳比值、活性氧值,以及胞內的Sr/Ca、Mg/Ca等生理生化指標,以及顆石藻顆石的紫外吸收光譜和紅外光譜,分析了顆石的礦物結構變化。另外,加入了海洋中常見的粘土礦物蒙脫石、伊利石,研究粘土礦物與顆石藻相互作用的機制,主要研究在粘土礦物的影響下,顆石藻的生長曲線、顆石的紫外吸收光譜和紅外光譜、顆石藻胞內的Sr/Ca、Mg/Ca值變化,以及在顆石藻微生物的作用下,粘土礦物的紅外光譜和XRD變化。最后通過野外現場采集的海底的全新世鉆孔樣品與室內培養(yǎng)的顆石藻樣品進行礦物標型特征和環(huán)境標型特征對比研究,提取相關聯的環(huán)境信息。得到以下幾點結論。(1)在溫度、二氧化碳濃度、鎂元素、鈣元素變化耦合作用下,結果顯示耦合條件對顆石藻的顆石影響較小,顆石藻能夠適應在一定程度中的環(huán)境變化。加入的Ca含量直接影響顆石藻的生物礦化過程中形成的碳酸鈣,進而影響了顆石藻對紫外可見光的反射率。顆石藻對溫度也響應靈敏,過高或過低溫度都不利于顆石藻的正常生長。加入過量的Mg在顆石藻培養(yǎng)基中影響顆石藻的碳酸鈣的結構,可能形成碳酸鎂,影響顆石藻的Sr/Ca、Mg/Ca比值。(2)在加入不同濃度鐵影響下,結果表明適當量的鐵元素能夠明顯促進顆石藻的生長,符合之前關于“鐵施肥”的假設研究,而過量的鐵濃度會促進顆石藻細胞內活性氧的產生,在顆石藻培養(yǎng)的末期階段,活性氧積累會損害細胞結構,抑制顆石藻的生長,而鐵元素對顆石藻胞內的Sr/Ca、Mg/Ca值影響較小。顆石藻的紫外光譜顯示,適量的鐵元素會在顆石藻細胞外圍聚集,影響顆石藻對紫外光譜的吸收,促進對可見光的吸收,進而增強光合作用。顆石藻的紅外光譜結構顯示顆石藻的碳酸鈣結構在鐵的參與下,有向文石和無定型碳酸鈣的方向變化的趨勢。(3)通過顆石藻與粘土礦物伊利石、蒙脫石相互作用后,研究表明伊利石對顆石藻的影響較小,蒙脫石因對營養(yǎng)元素的吸附和顆石藻的絮凝作用對顆石藻的生長和Sr/Ca、Mg/Ca元素比值影響較大。顆石藻代謝分泌的生物分子未能通過層間插層作用進入伊利石層間。顆石藻分泌的生物分子可通過插層作用進入并儲存于蒙脫石層間。通過本文的研究表明,海洋粘土礦物中的蒙脫石與海洋微生物的相互作用值得地球微生物家關注,可能有助于對古海洋環(huán)境的認識,具有重要地質學意義。(4)通過大洋鉆探(MD05-2901)獲得了中國南海西部的不同深度的顆石沉積樣品,并對樣品的礦物學表征,結果表明南海西部的沉積點受陸源物質影響較大,表層主要覆蓋了顆石藻和硅藻等主要浮游微生物殘骸,沉積樣品中有機質含量隨深度增加而減少。野外顆石樣品主要包括一些硅酸鹽礦物,且礦物中硅質含量隨深度的增加而增加。
【學位授予單位】：西南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P57;P736.2

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