本文關(guān)鍵詞：水母暴發(fā)后的消亡對(duì)海水環(huán)境的影響，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,中國近海水母暴發(fā)頻率逐年增加,水母暴發(fā)后的消亡對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境有重大影響,探明其影響的效應(yīng)和機(jī)制對(duì)預(yù)警和防治水母生態(tài)災(zāi)害意義重大。本學(xué)位論文聚焦水母消亡與水體環(huán)境耦合關(guān)系的研究,通過模擬實(shí)驗(yàn)闡明了水母消亡過程中水體不同形態(tài)碳氮磷的釋放特征,揭示了水母消亡中碳氮磷的轉(zhuǎn)化規(guī)律,詮釋了水母消亡對(duì)海水環(huán)境的影響途徑;闡明了水母消亡過程中水體顆粒態(tài)氨基酸與脂肪酸的變化特征,探討了水母消亡釋放的生源要素與氨基酸、脂肪酸的耦合關(guān)系;揭示了水母暴發(fā)前-暴發(fā)中-消亡三個(gè)階段黃東海懸浮顆粒物中氮磷的組成、分布與季節(jié)變化特征,探討了顆粒態(tài)生源要素對(duì)水母暴發(fā)/消亡的響應(yīng)和對(duì)水母豐度的指示意義。獲得的主要結(jié)果如下:1.揭示了水母消亡對(duì)生源要素的釋放特征及對(duì)水體環(huán)境的影響機(jī)制,發(fā)現(xiàn)不同種類水母釋放生源要素的濃度積累存在明顯差異。水母消亡伴隨的是一個(gè)生源要素快速釋放的過程,水母消亡時(shí)碳、氮、磷的釋放速率均在消亡初期最高,水母消亡釋放的碳、氮、磷量遠(yuǎn)高于活體水母的排泄量,水母消亡可導(dǎo)致高碳、高氮負(fù)荷。水母消亡釋放的溶解態(tài)物質(zhì)遠(yuǎn)高于顆粒態(tài),溶解態(tài)碳、氮、磷分別占總量的51.8-81.9%,86.0-97.9%,53.6-86.3%。水母消亡還可造成水體明顯的酸化與低氧,但沉積物具有明顯緩沖水體酸化與低氧的作用。水母消亡是持續(xù)快速的過程,不同種類水母的消亡存在差異,一般消亡時(shí)間為7-14天,消亡過程均有強(qiáng)烈臭味產(chǎn)生。水母釋放的生源要素以溶解態(tài)為主。溶解有機(jī)碳(DOC)的最大凈釋放速率為103.77±12.6 mg kg-1 h-1,釋放量是活體水母的253-288倍。水母釋放的溶解態(tài)氮以NH4+為主,占總氮(TN)的72.2-75.2%;PO43-與溶解有機(jī)磷(DOP)呈此消彼長的變化規(guī)律,分別占總磷(TP)的39.3-40.7%與34.9-43.1%。NH4+與PO43-的釋放速率分別是活體水母的3-5與8-13倍。顆粒有機(jī)碳(POC)的最大凈釋放速率為1.52±0.37 mg kg-1 h-1,且POC與DOC的釋放速率呈極顯著正相關(guān)。水母釋放的顆粒態(tài)氮磷以顆粒有機(jī)氮(PON)與顆粒無機(jī)磷(PIP)為主,分別占總顆粒氮(TPN)與總顆粒磷(TPP)的73.9-95.2%與52.5-83.4%。水母消亡過程中TC/TN比(2.1-3.3)與DC/DN比(1.2-2.9)均小于Redfield比與水母組織中的C/N比(4.3-4.5);TN/TP比(29.5-35.8)與DN/DP比(28.5-69.0)均大于Redfield比與水母組織中的N/P比(22)。水母消亡導(dǎo)致C/N比的減少與N/P比的增加,可導(dǎo)致水體中相對(duì)高碳、高氮、低磷環(huán)境的出現(xiàn),造成碳、氮的高負(fù)荷,加重海水中碳、氮、磷的不平衡分布。水母消亡均可引發(fā)水體p H的降低與溶解氧(DO)的消耗,p H的降幅可達(dá)0.77-0.96個(gè)單位,最大耗氧量可達(dá)7378.9-5550.8μmol kg-1 d-1。沉積物對(duì)水母消亡導(dǎo)致的p H與DO的變化具有一定的緩沖作用。2.探討了水母消亡時(shí)顆粒態(tài)氨基酸與脂肪酸的釋放特征,詮釋了顆粒物中氨基酸、脂肪酸與碳、氮變化的耦合關(guān)系。水母釋放的顆粒態(tài)氨基酸以中性氨基酸與酸性氨基酸為主,約占總氨基酸(TAA)的37%與23%;顆粒態(tài)脂肪酸以飽和脂肪酸(SFA)為主,約占總脂肪酸(TFA)的67.2%±10.9%。水母消亡使水體中的顆粒態(tài)氨基酸組成從基本氨基酸(組氨酸His、精氨酸Arg、賴氨酸Lys)向酸性氨基酸(谷氨酸Glu、天冬氨酸Asp)轉(zhuǎn)變,顆粒態(tài)脂肪酸組成從SFA向單不飽和脂肪酸(MUFA)轉(zhuǎn)變。顆粒態(tài)TAA與POC、PN均呈顯著正相關(guān),顆粒態(tài)TFA與POC呈顯著正相關(guān),說明水母釋放的顆粒態(tài)氨基酸與脂肪酸可成為水體生物重要的碳源與氮源。水母消亡時(shí)釋放顆粒態(tài)氨基酸的種類有17種,可補(bǔ)充水體與沉積物中缺失的氨基酸。谷氨酸與天冬氨酸的釋放比例較大,分別占TAA的10.7-17.2%與8.8-13.9%,谷氨酸、天冬氨酸與甘氨酸(Gly)是影響總氨基酸趨勢(shì)的主要氨基酸種類。水母消亡使水體顆粒物中酸性氨基酸(天冬氨酸,谷氨酸)的比重增加了23%,是導(dǎo)致水體p H降低的原因之一。另外,TAA含量與POC、PN均呈顯著正相關(guān),說明水母釋放的氨基酸是重要的顆粒態(tài)碳、氮來源。水母消亡釋放的顆粒態(tài)脂肪酸有12種,SFA是水母消亡時(shí)顆粒態(tài)脂肪酸的主要成分,占TFA的57.6-87.4%。SFA比例的減小與MUFA比例的增加說明水母消亡使水體中的脂肪酸組成從SFA向MUFA的轉(zhuǎn)變。軟脂酸(16:0)與硬脂酸(18:0)是SFA的主要組成成分,約占TFA的25.2-42.9%與15.0-40.9%;軟油酸(16:1ω9)是MUFA的優(yōu)勢(shì)成分,約占2.7-17.6%;多不飽和脂肪酸(PUFA)則主要以亞油酸(18:2ω6)為主,約占1.2-1.8%。細(xì)菌型脂肪酸BFA(15:0、ISO14:0與18:1ω7)與真菌型脂肪酸FFA(18:1ω9與18:2ω6)的增加,說明水母消亡時(shí)微生物的增加。對(duì)單體脂肪酸來說,除16:1ω9、18:1ω7、20:0外,其他脂肪酸均與POC呈顯著相關(guān),說明顆粒態(tài)脂肪酸是POC的重要來源。氨基酸與脂肪酸的釋放增加了碳、氮的聚集,脂肪酸的減少、氨基酸的增加以及C/N比的減小,說明水母消亡使水體中顆粒物從富碳向富氮的轉(zhuǎn)變。3.獲取了水母暴發(fā)前-暴發(fā)中-消亡三個(gè)階段黃東海水體顆粒氮、磷的時(shí)空變化特征,發(fā)現(xiàn)顆粒有機(jī)氮(PON)與顆粒無機(jī)磷(PIP)是顆粒態(tài)氮、磷的優(yōu)勢(shì)成分,分別占總顆粒氮(TPN)與總顆粒磷(TPP)的75.7%與67.0%。顆粒態(tài)氮、磷高值區(qū)的分布主要受江蘇沿岸流、長江沖淡水的影響,并與浮游植物及水母的季節(jié)變化有關(guān)。由于水母消亡的影響,秋季底層顆粒態(tài)氮、磷濃度高于其他季節(jié),水母消亡時(shí)TPN與TPP輸入約為總輸入量的15.3%與4.5%,PIN、PIP、PON、POP的輸入為總輸入量的92.1%、51.3%、12.5%、7.2%,說明水母消亡期顆粒態(tài)氮、磷的釋放對(duì)底層水體中顆粒態(tài)氮、磷的輸入有重要貢獻(xiàn)。黃東海的顆粒態(tài)氮主要以PON形式存在,比例遠(yuǎn)大于顆粒態(tài)無機(jī)氮(PIN),約占TPN的72.5-77.6%,相反,顆粒態(tài)無機(jī)磷(PIP)的比例略大于POP,約占TPP的66.3-67.8%,這與水母消亡時(shí)釋放顆粒態(tài)氮、磷的比例一致。從夏季到秋季,顆粒態(tài)氮、磷的高值區(qū)從江蘇沿岸向長江口轉(zhuǎn)移,江蘇沿岸流與長江顆粒態(tài)物質(zhì)的輸入是顆粒態(tài)氮、磷的主要來源。春末夏初,江蘇沿岸流輸入是顆粒態(tài)磷的主要來源,浮游植物是PIN的主要來源,江蘇沿岸徑流攜帶黃河三角洲再懸浮泥沙的輸入是底層高值區(qū)集中在江蘇沿岸以及PIP與POP集中在28.5-34°N陸架邊緣的主要原因,此時(shí)為水母生長初期,豐度較小,對(duì)顆粒態(tài)氮磷的影響較小。夏季末,顆粒態(tài)氮、磷高值區(qū)南移到長江口附近,低值區(qū)位于東北部外海區(qū)域,造成高值區(qū)南移的主要原因是夏季長江入海徑流量的增加,長江輸入是近岸顆粒物的主要來源。表層水體受長江沖淡水的影響,高值區(qū)集中在長江口附近區(qū)域,底層則仍集中在江蘇沿岸至長江口區(qū)域,呈略微南移。8月份的顆粒態(tài)氮、磷含量略高于6月份,除去受長江沖淡水與江蘇沿岸流影響外,還受海洋生物活動(dòng)的影響,除浮游植物外,8月份是沙海蜇生長旺盛時(shí)期,平均生物量為12140 kg km-2,水母排泄顆粒物是顆粒態(tài)氮、磷的來源之一。秋季,長江徑流量減小,對(duì)顆粒物的輸入也相對(duì)減小,長江口相鄰區(qū)域表層顆粒態(tài)氮、磷濃度均有所降低,但由于長江與杭州灣攜帶泥沙在近岸迅速沉降,導(dǎo)致長江口附近底層顆粒態(tài)氮、磷的濃度有所增加。秋季的初級(jí)生產(chǎn)力下降,浮游植物輸入的顆粒態(tài)氮、磷減少,但秋季底層PON、PIP、POP的含量整體高于其他季節(jié),且水母豐度大的斷面底層顆粒態(tài)氮、磷含量高于豐度小的斷面。秋季黃東海沙海蜇的最大生物量可達(dá)2.0×105 kg km-2,此時(shí)沙海蜇消亡可達(dá)到的TPN、TPP、PON、POP的釋放量分別為2.83 mg m-2 d-1、0.67 mg m-2 d-1、2.06 mg m-2 d-1、0.19 mg m-2 d-1,約為顆粒態(tài)總輸入量的15.3%、4.5%、12.5%、7.2%,可見水母消亡期顆粒態(tài)氮、磷的釋放對(duì)底層水體中顆粒態(tài)氮、磷的輸入有重要貢獻(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】：水母消亡 環(huán)境變化 生源要素 氨基酸 脂肪酸 顆粒態(tài)物質(zhì) 水母
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(海洋研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：Q958.8;X145
【目錄】：

• 致謝4-7
• 摘要7-11
• Abstract11-19
• 第一章 緒論19-44
• 1.1.水母暴發(fā)與海洋生態(tài)環(huán)境的相互關(guān)系19-32
• 1.1.1.水母暴發(fā)概況19-20
• 1.1.2.水母暴發(fā)對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響20-23
• 1.1.3.水母暴發(fā)的可能影響因素23-32
• 1.2.水母消亡對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境的影響32-39
• 1.2.1.水母消亡概況32-34
• 1.2.2.水母消亡對(duì)海洋環(huán)境的影響34-38
• 1.2.3.水母消亡對(duì)海洋生物群落的影響38-39
• 1.3.中國近海水母暴發(fā)/消亡研究現(xiàn)狀39-42
• 1.3.1.沙海蜇40
• 1.3.2.霞水母40-41
• 1.3.3.海月水母41-42
• 1.4.本論文的選題意義與研究內(nèi)容42-44
• 第二章 水母消亡的研究方法44-49
• 2.1.水母消亡對(duì)海水環(huán)境影響的模擬44-45
• 2.1.1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)44
• 2.1.2.樣品采集44-45
• 2.2.水母消亡對(duì)生源要素的影響機(jī)制研究45-46
• 2.2.1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)45
• 2.2.2.樣品采集45-46
• 2.3.外海調(diào)查46-47
• 2.3.1.采樣區(qū)域環(huán)境特征46
• 2.3.2.樣品采集46-47
• 2.4.樣品分析47-49
• 2.4.1.碳、氮、磷測(cè)定47-48
• 2.4.2.氨基酸與脂肪酸測(cè)定48-49
• 第三章 水母消亡對(duì)海水環(huán)境及氮、磷循環(huán)的影響49-66
• 3.1.水母暴發(fā)后的消亡現(xiàn)象49
• 3.2.水母消亡期間水質(zhì)的變化49-52
• 3.2.1.水體p H49-51
• 3.2.2.水體溶解氧51-52
• 3.3.水母消亡對(duì)水體中氮、磷循環(huán)的影響52-63
• 3.3.1.水體中總氮、總磷的變化52-53
• 3.3.2.水體中顆粒態(tài)氮、磷的變化53-56
• 3.3.3.水體中溶解態(tài)氮、磷的變化56-59
• 3.3.4.水母消亡時(shí)氮、磷的形態(tài)組成與比例59-63
• 3.4.水母消亡對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的潛在影響63-66
• 第四章 水母消亡對(duì)生源要素釋放機(jī)制初探66-92
• 4.1.水母消亡時(shí)水體環(huán)境的變化66-67
• 4.1.1.沙海蜇消亡時(shí)水體的直觀現(xiàn)象66
• 4.1.2.沙海蜇消亡時(shí)水體的p H66-67
• 4.2.水母消亡對(duì)水體中碳、氮、磷的釋放與補(bǔ)充67-77
• 4.2.1.沙海蜇消亡時(shí)顆粒態(tài)碳、氮、磷的釋放67-71
• 4.2.2.沙海蜇消亡時(shí)溶解態(tài)碳、氮、磷的釋放71-75
• 4.2.3.沙海蜇消亡時(shí)C/N比與N/P比的變化75-77
• 4.3.水母消亡時(shí)氨基酸的釋放特征77-82
• 4.3.1.氨基酸的組成77-79
• 4.3.2.氨基酸的動(dòng)態(tài)變化79-82
• 4.4.水母消亡時(shí)脂肪酸的釋放特征82-89
• 4.4.1.脂肪酸的組成82-85
• 4.4.2.脂肪酸的動(dòng)態(tài)變化85-89
• 4.5.水母消亡時(shí)氨基酸、脂肪酸與碳、氮的耦合關(guān)系89-92
• 第五章 黃東海顆粒態(tài)的氮、磷及其與水母的耦合關(guān)系92-128
• 5.1.研究區(qū)水文特征92-96
• 5.2.顆粒態(tài)的氮、磷96-122
• 5.2.1.顆粒態(tài)氮、磷的組成與比例96-98
• 5.2.2.顆粒態(tài)氮、磷的水平分布98-116
• 5.2.3.顆粒態(tài)氮、磷的斷面分布116-122
• 5.3.顆粒態(tài)氮、磷分布與水母的耦合關(guān)系解析122-128
• 5.3.1.黃東海中顆粒態(tài)氮、磷的來源122-125
• 5.3.2.顆粒態(tài)氮、磷對(duì)水母暴發(fā)不同階段的響應(yīng)125-128
• 第六章 結(jié)論與創(chuàng)新點(diǎn)128-134
• 6.1.主要結(jié)論128-132
• 6.2.研究的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)132-134
• 參考文獻(xiàn)134-147
• 作者簡介147
• 論文發(fā)表與完成情況147

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 單秀娟;莊志猛;金顯仕;戴芳群;;長江口及其鄰近水域大型水母資源量動(dòng)態(tài)變化對(duì)漁業(yè)資源結(jié)構(gòu)的影響[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào);2011年12期

  本文關(guān)鍵詞：水母暴發(fā)后的消亡對(duì)海水環(huán)境的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：469853