2014年冬季熱帶西太平洋雅浦Y3海山浮游植物葉綠素a濃度及粒級結(jié)構(gòu)*

張文靜 孫曉霞 陳蕓燕 李俊磊 杜 娟

(1. 中國科學(xué)院海洋研究所 山東膠州灣海洋生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站 青島 266071; 2. 中國科學(xué)院大學(xué)北京 100049; 3. 青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室 海洋生態(tài)與環(huán)境科學(xué)功能實(shí)驗(yàn)室 青島 266071)

海山(seamount)是指深海大洋生態(tài)系統(tǒng)中位于海平面以下, 高度大于 1000m的隆起地形(Rogers,1994)。海山特殊的地形地貌使其擁有復(fù)雜的水文地理環(huán)境特征(Chivers et al, 2013), 洋流系統(tǒng)會(huì)因?yàn)榈匦握系K形成泰勒柱等獨(dú)特水團(tuán)(Genin et al, 1985;Dower et al, 1992; Dower et al, 1996), 這種復(fù)雜的物理過程從營養(yǎng)來源、棲息地、沉積物的形成等多個(gè)方面造就了海山獨(dú)特的生境, 使得海山生態(tài)系統(tǒng)擁有相比大洋環(huán)境而言更獨(dú)特的生物區(qū)系, 有較高的生物量和物種多樣性(Rogers, 1994)。因此, 海山生態(tài)系統(tǒng)一直受到國際和國內(nèi)各研究者的關(guān)注(汪品先,2013)。

目前針對海山區(qū)浮游生態(tài)學(xué)展開了一系列研究,對浮游植物生態(tài)學(xué)的研究在大西洋區(qū)海山開展較多(Mouri?o et al, 2001; Mendon?a et al, 2012; Brotas et al, 2013; Santos et al, 2013; Tarcisio et al, 2013; Denda et al, 2014; Brito et al, 2015), 在北太平洋和東北太平洋也有開展(Genin et al, 1985; Dower et al, 1992;Odate et al, 1998), 但是目前還未見有關(guān)西太平洋海山的報(bào)道。研究表明, 分布在有些海山附近的底棲生物和魚類等的生物量要高于所在大洋的背景值(Genin et al, 1985; Dower et al, 1992; Sime-Ngando et al, 1992; Genin, 2004; Rowden et al, 2010)。關(guān)于支撐該高生物量的餌料來源有3種假說： 經(jīng)典假說、外來營養(yǎng)補(bǔ)充假說和顆粒有機(jī)物補(bǔ)充假說(張武昌等,2014), 其中與初級生產(chǎn)力有關(guān)的是經(jīng)典假說。經(jīng)典假說是指局部上升流和封閉的反氣旋渦旋(泰勒柱)共同作用促進(jìn)了局地浮游植物的生長, 提高了初級生產(chǎn)力和次級生產(chǎn)力, 從而支撐游泳動(dòng)物種群的生長(Dower et al, 1996)。各學(xué)者針對這一假說展開了一系列研究, 但是結(jié)果不一。有的研究支持海山區(qū)具有高葉綠素濃度和初級生產(chǎn)力(Dower et al, 1992), 有的研究表明海山區(qū)葉綠素濃度與周圍海水中的濃度相當(dāng),甚至浮游動(dòng)物的生物量可能減少(Comeau et al, 1995;Mouri?o et al, 2001; Rowden et al, 2010)。

西太平洋是全球海山的集中分布地, 海洋生物多樣性較高, 也是我國未來海山研究的重點(diǎn)區(qū)域(秦蘊(yùn)珊等, 2011; 張均龍等, 2013)。熱帶西太平洋是典型的寡營養(yǎng)海域, 從臺灣南部到雅浦海山斷面區(qū)跨越黑潮區(qū)和北赤道流系, 同時(shí)位于西太平洋暖池區(qū)。目前, 對該區(qū)域浮游植物葉綠素的相關(guān)研究較少, 對雅浦區(qū)Y3海山浮游植物生態(tài)學(xué)的研究更是鮮有報(bào)道。

本文利用2014年冬季熱帶西太平洋臺灣南部到雅浦區(qū)Y3海山斷面和Y3海山區(qū)的溫度、鹽度、營養(yǎng)鹽、葉綠素a濃度數(shù)據(jù), 首次對熱帶西太平洋海山浮游植物葉綠素a的粒級結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究, 分析探討了Y3海山區(qū)葉綠素a濃度分布特征, 計(jì)算各粒級浮游植物對葉綠素 a的貢獻(xiàn)率并與相鄰熱帶西太平洋區(qū)域葉綠素a濃度進(jìn)行比較, 以期了解熱帶西太平洋海山浮游植物葉綠素a濃度、粒級結(jié)構(gòu)特征及其與環(huán)境因子之間的關(guān)系, 系統(tǒng)研究熱帶西太平洋海山生態(tài)系統(tǒng)特征, 豐富海山浮游生態(tài)學(xué)的研究。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查站位

2014年12月3日至2015年1月7日在熱帶西太平洋雅浦區(qū) Y3 海山(8.76°—9.02°N, 137.62°—137.95°E)及其鄰近大洋區(qū)共23個(gè)站位(如圖1)對葉綠素a進(jìn)行現(xiàn)場觀測和采樣, 其中 Y3-0站位位于海山的山頂處。該研究區(qū)域位于熱帶西太平洋暖池區(qū)(0°—16°N, 125°—145°E)(張立峰等, 2006)。為了將海山區(qū)葉綠素 a濃度分布情況與大洋區(qū)作對比, 選取DY斷面獲取熱帶西太平洋區(qū)的背景值, 該斷面橫跨黑潮源區(qū)和北赤道流區(qū)。

圖1 西太平洋區(qū)和雅浦海山區(qū)采樣站位圖(右圖虛線方框代表B斷面分布范圍)Fig.1 Sampling stations in the western Pacific Ocean (Transect DY) and Seamount Y3 (Transects A and B)

1.2 方法

各站用 CTD(SBE911)(Sea-bird公司, 美國)測量溫度、鹽度垂直剖面, 采用Niskin采水器(KC-Denmark公司, 丹麥)在各站分6層采集水樣。

根據(jù)海洋調(diào)查規(guī)范(GB/T12763.6-2007), 分粒級葉綠素a的采集水層分別為0、30、75、100、150和200m。先用孔徑為 200μm的篩絹過濾, 去除水體中的浮游動(dòng)物, 之后每層取 2000mL水, 分別用 20μm篩絹、2μm Whatman Nuclepore Track-Etch濾膜(Whatman 公司, 英國)和 0.7μm Whatman GF/F 濾膜(Whatman公司, 英國)過濾, 分別取得 20— 200μm(小型浮游植物, micro-phytoplankton)、2— 20μm (微型浮游植物, nano-phytoplankton)和 0.7— 2μm(微微型浮游植物, pico-phytoplankton)的葉綠素a樣品, 同時(shí)取2000mL水, 經(jīng)0.7μm Whatman GF/F濾膜過濾得到總?cè)~綠素a樣品。樣品避光于-20°C冷凍保存帶回實(shí)驗(yàn)室測定其濃度。葉綠素a先用90%的丙酮萃取12—24小時(shí), 用Turner熒光光度計(jì)(Turner Designs公司, 美國)測定葉綠素a濃度。

硝酸鹽、亞硝酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽樣品的采集按照海洋調(diào)查規(guī)范(GB12763.6-2007)進(jìn)行, 分別在0、30、75、100、150和200m各水層取水250mL, 用0.7μm Whatman GF/F濾膜過濾后裝入250mL高密度聚乙烯瓶中, 用占水樣體積千分之二的氯仿固定后于-20°C下冷凍保存, 在實(shí)驗(yàn)室用 QuAAtro連續(xù)流動(dòng)分析儀分析(SEAL公司, 德國)測定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用Ocean Data View, Surfer繪制圖, 采用SAS 9.2進(jìn)行 Pearson相關(guān)性分析和雙側(cè)顯著性檢測, 用Microsoft Office Excel 2010繪制表格。

2 結(jié)果與討論

2.1 溫鹽分布特征

Y3海山區(qū)兩個(gè)斷面均有呈上升趨勢的等溫線(圖 2a, c), 而相鄰的熱帶西太平洋區(qū)(DY 斷面)中靠近Y3海山的區(qū)域(北赤道流區(qū), 圖2e右)與遠(yuǎn)離海山的區(qū)域(黑潮區(qū), 圖2e左)溫度分布有明顯差異, 前者(圖2e右)有明顯呈上升趨勢的等溫線, 后者溫度變化較緩, 等溫線分布較前者分散(圖2e左)。在靠近海山的區(qū)域(圖2e右), 開始出現(xiàn)等溫線抬升的趨勢, 在海山山頂 Y3-0(8.86°N, 137.73°E)上方有明顯抬升的等溫線(圖 2a), 與 Genin等(1985)對 Minami-Kasuga海山研究中的泰勒柱現(xiàn)象相似, 這是由于海山的地形特征, 使得流經(jīng)海山處的洋流由于地形障礙造成等溫線呈抬升趨勢的局部異常分布。并非所有的海山都能觀察到泰勒柱現(xiàn)象, 即便在同一個(gè)海山, 泰勒柱也并非能被持續(xù)觀察到(Genin et al, 1985; Odate et al,1998; Mouri?o et al, 2001)。

圖2 Y3海山A、B斷面和西太平洋DY斷面溫度、鹽度垂直分布圖Fig. 2 Vertical distribution of temperature (°C), salinity in the western Pacific Ocean (Transect DY) and Seamount Y3(Transects A and B)

另外Y3海山區(qū)(圖2a, c)和靠近海山的大洋區(qū)域(圖 2e右)表層溫度在 28°C以上, 位于西太平洋的暖池區(qū)(張啟龍等, 1997)。這里年均表層水溫不低于28°C, 常年降水較多, 使得表層的鹽度較低, 隨著深度的增加, 鹽度逐漸升高, 在暖池區(qū)的下邊界處(約100m左右)鹽度達(dá)到最高值(圖2b, d)(圖f右)。

2.2 葉綠素a濃度分布

海山A斷面葉綠素a濃度的平均值為0.057mg/m3。各水層葉綠素a濃度的變化范圍為0.009—0.205mg/m3。表層葉綠素a濃度的平均值為0.026mg/m3, 最高濃度值為0.047mg/m3, 出現(xiàn)在Y3海山西北部Y3-7站位,最低濃度值為 0.009mg/m3, 位于靠近海山山頂西北部的Y3-9站位。各水層葉綠素a平均濃度最大值為0.124mg/m3, 位于100m水層, 整個(gè)A斷面除Y3-8站位葉綠素a濃度最大值水層為75m外, 其余站位葉綠素a濃度最大值水層均為100m(圖3a)。水柱葉綠素a濃度范圍為 8.229—17.108 mg/m2, 平均值為11.442mg/m2。A斷面水體平均葉綠素 a濃度在山頂附近的東南部出現(xiàn)高值, 東南部濃度高于西北部, 變化范圍為0.041—0.085mg/m3(圖3a)。

圖3 Y3海山A、B斷面和西太平洋區(qū)分粒級葉綠素a垂直分布情況Fig. 3 Vertical distribution of size-fractionated Chl a in the western Pacific Ocean (Transect DY) and Seamount Y3 (Transects A and B)

海山B斷面葉綠素a濃度的平均值為0.054mg/m3。各水層葉綠素a濃度的變化范圍為0.005—0.236mg/m3。表層葉綠素a濃度的平均值為0.011mg/m3, 在整個(gè)斷面表層濃度都較低, 變化范圍為 0.005—0.021mg/m3,最高最低值站位均在海山山頂附近, 最低值位于山頂東北部的 Y3-5站位, 最高值位于山頂西南部的Y3-3站位。葉綠素a濃度最大值水層集中在75m(圖3b), 平均濃度為0.106mg/m3, 該水層葉綠素a濃度的變化范圍為 0.051—0.236mg/m3。水柱葉綠素a濃度范圍為7.954—17.347mg/m2, 平均值為10.772mg/m2。水體平均葉綠素a濃度在B斷面西南部出現(xiàn)最高值,變化范圍為0.040—0.087mg/m3(圖3b)。

DY斷面葉綠素a濃度的平均值為0.051mg/m3。各水層葉綠素a濃度的變化范圍為0.007—0.229mg/m3。表層葉綠素a濃度的平均值為0.020mg/m3, 變化范圍為0.007—0.050mg/m3, 高值區(qū)出現(xiàn)在遠(yuǎn)離Y3海山的黑潮源區(qū), 其中DY-4站位濃度最高?？拷黋3海山的北赤道流區(qū)表層葉綠素a濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于黑潮區(qū)值。葉綠素a濃度最大值水層集中在100m, 只有DY-1站位出現(xiàn)在75m水層。葉綠素a平均濃度為0.129mg/m3,最大值水層為100m, 與海山A斷面葉綠素a濃度最大值水層的平均濃度相當(dāng)。水柱葉綠素a濃度范圍為6.311—13.116mg/m2, 平均值為10.285mg/m2。水體平均葉綠素a濃度在遠(yuǎn)離Y3海山的4個(gè)站位出現(xiàn)高值,在靠近Y3海山的DY-10站位也出現(xiàn)高值, 變化范圍為0.031—0.066mg/m3。遠(yuǎn)離海山站位(黑潮源區(qū))的水體平均葉綠素a濃度要比靠近海山站位的高(圖3c)。

A、B、DY斷面0、30、75、100、150和200m水層葉綠素a平均濃度的變化范圍見表1, 從靠近Y3海山的西太平洋區(qū)到Y(jié)3海山各水層葉綠素a濃度分布不均勻, 葉綠素a濃度低值在表層或 200m水層,葉綠素a濃度最大層的值是濃度最小層值的 5—10倍。海山A斷面表層葉綠素a濃度最高, 其次為DY斷面, 海山B斷面最低。葉綠素a濃度最大層濃度排序依次是DY斷面＞海山B斷面＞海山A斷面, 3個(gè)斷面水體平均葉綠素a水平相當(dāng)。就Y3海山而言, 葉綠素a濃度分布呈現(xiàn)海山西南部高于東北部(圖 3b),東南部高于西北部的趨勢(圖3a), 葉綠素a濃度最高值并非在山頂處; 垂直分布上, 隨深度增加各站位葉綠素a濃度均呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢, 75m以上和100m以下是葉綠素a濃度低值水層, 濃度最大值多出現(xiàn)在75m和100m水層。75—100m水層是鹽躍層的底端和溫躍層的中部, 由于鹽躍層和溫躍層的存在, 使得下層水的上涌過程受阻, 營養(yǎng)鹽在 75—100m 水層達(dá)到最大值, 促進(jìn)浮游植物的生長, 出現(xiàn)了次表層葉綠素a濃度最高值現(xiàn)象。這一研究結(jié)果與齊雨藻等(1992)在熱帶西太平洋發(fā)現(xiàn)的葉綠素垂直分布結(jié)果一致。Genin等(1985)、Comeau等(1995)和Odate等(1998)分別在對Minami-Kasuga海山、Cobb海山和Komahashi No.2海山的研究中也發(fā)現(xiàn)明顯的次表層葉綠素a濃度最大值現(xiàn)象, 但是Great Meteor海山(Mouri?oet al, 2001)次表層和溫躍層的葉綠素a濃度最大值卻時(shí)有時(shí)無。Y3海山附近熱帶西太平洋區(qū)的葉綠素a濃度呈現(xiàn)靠近Y3海山的區(qū)域(北赤道流區(qū))大于遠(yuǎn)離 Y3海山區(qū)域(黑潮源區(qū))的分布趨勢(圖3c); 垂直分布上, 靠近海山區(qū)域的葉綠素a濃度分布與 Y3海山區(qū)的垂直分布結(jié)構(gòu)相似, 而遠(yuǎn)離海山的區(qū)域表層葉綠素a濃度要高于靠近海山的區(qū)域, 這與黑潮源區(qū)的營養(yǎng)鹽濃度分布有關(guān)(表 2)。黑潮源區(qū)的營養(yǎng)鹽濃度要低于靠近海山的區(qū)域, 葉綠素a濃度與磷酸鹽和硅酸鹽濃度均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(表 3)。以往研究表明, 北赤道流區(qū)洋流的西向傳播使得B斷面200m以上均有向西的動(dòng)力輸運(yùn)(陳錦年等, 2003)。本研究發(fā)現(xiàn)A斷面 100m以上水層有西向的動(dòng)力輸運(yùn)過程,100—200m開始出現(xiàn)反向的動(dòng)力輸運(yùn)過程, 這一過程使得 Y3海山西南部收獲更多的營養(yǎng)物質(zhì), 從而使得Y3海山出現(xiàn)西南部和東南部葉綠素a濃度高值區(qū)。本研究與齊雨藻等(1992)于 1986年在熱帶西太平洋區(qū)的調(diào)查時(shí)間都在冬季, 比較發(fā)現(xiàn) 2014年海山區(qū)和鄰近熱帶西太平洋區(qū)的葉綠素a濃度水平明顯低于1986年熱帶西太平洋區(qū), 葉綠素a最大層的平均濃度是1986年的1/3。

表1 各斷面不同水層葉綠素a濃度平均值和變化范圍(單位: mg/m3)Tab. 1 The range of average Chl a concentration on different transects

表2 DY斷面不同區(qū)域表層葉綠素a濃度與營養(yǎng)鹽濃度Tab. 2 The Chl a and nutrient concentrations from 0 to 75m depth on DY transect

表3 Y3海山鄰近西太平洋區(qū)DY斷面各粒級浮游植物葉綠素a濃度與環(huán)境因子的相關(guān)性分析結(jié)果Tab. 3 Correlation between Chl a concentration and environmental factors for DY transect in the western Pacific Ocean near Seamount Y3

為了比較海山區(qū)與相鄰熱帶西太平洋區(qū)葉綠素a濃度有無差異, 對各斷面葉綠素a濃度最大值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析, 結(jié)果顯示3個(gè)斷面的最大葉綠素a濃度無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(各斷面最大葉綠素a濃度平均值： A斷面0.125mg/m3, B斷面0.126mg/m3, DY斷面0.124mg/m3,P＞0.05), 即 Y3海山區(qū)葉綠素a濃度水平與大洋區(qū)并無顯著差異, 這一結(jié)果表明經(jīng)典假說在 2014年冬季 Y3海山的調(diào)查區(qū)并不適用。Dower等(1992)通過對Cobb海山浮游生物的調(diào)查提出了經(jīng)典假說(Doweret al, 1996), 但是Comeau等(1995)對Cobb海山的調(diào)查卻不支持該假說。類似的情況出現(xiàn)在 Komahashi No.2海山： Furuya等(1983)認(rèn)為, 泰勒柱使得真光層有豐富的營養(yǎng)鹽, 與之伴隨的是次表層高的葉綠素a濃度, 而Odate等(1998)對Komahashi No.2海山次表層葉綠素a濃度最高值與泰勒柱關(guān)系的研究表明, 出現(xiàn)次表層葉綠素a濃度最高值的區(qū)域并不一定有泰勒柱的存在。

2.3 分粒級葉綠素a濃度分布

海山A斷面小型浮游植物葉綠素a濃度的平均值為 0.008mg/m3, 各水層的變化范圍為 0.001—0.033mg/m3; 微型浮游植物葉綠素a濃度的平均值為0.014mg/m3, 各水層變化范圍為 0.0001—0.091mg/m3;微微型浮游植物葉綠素a濃度的平均值為 0.025mg/m3,各水層的變化范圍為0.0004—0.110mg/m3, A斷面微微型葉綠素a對總?cè)~綠素a的貢獻(xiàn)率在3個(gè)斷面中最高(圖3d, g, j; 表4)。海山B斷面各粒級葉綠素a的結(jié)構(gòu)與 A斷面相似, 微型浮游植物和小型浮游植物葉綠素a濃度的比例有所上升, 其中小型浮游植物、微型浮游植物和微微型浮游植物葉綠素a濃度的平均值分別為0.009、0.016和0.026mg/m3, 各水層小型浮游植物、微型浮游植物和微微型浮游植物葉綠素a濃度的變化范圍分別為 0.001—0.043、0.001—0.790和0.001—0.123mg/m3(圖e, h, k; 表4)。DY斷面小型浮游植物的比例與 A斷面相似, 整體結(jié)構(gòu)與海山斷面相同, 仍然是微微型浮游植物貢獻(xiàn)率最大, 其葉綠素a濃度的平均值為 0.028mg/m3, 各水層變化范圍為0.001—0.154mg/m3, 其變化幅度在各粒級中最小;其次是微型浮游植物, 平均葉綠素a濃度為0.015mg/m3, 各水層變化范圍為 0.0001—0.061mg/m3;貢獻(xiàn)率最小的是小型浮游植物, 各水層葉綠素a最小濃度值為 0.002mg/m3, 最大濃度值位于 DY—3站位的次表層, 為 0.023mg/m3, 其平均葉綠素a濃度為0.007 mg/m3(圖 f, I, l; 表 4)。

表4 大洋區(qū)和海山區(qū)分粒級葉綠素a濃度貢獻(xiàn)率(%)Tab. 4 Contribution (in percentage) of size-fractionated Chl a on different transects

各斷面水體中小型浮游植物葉綠素a的平均濃度均小于0.01mg/m3, 微微型浮游植物葉綠素a平均濃度在各粒級中最高。3個(gè)斷面中, 微微型浮游植物葉綠素a對總?cè)~綠素a的貢獻(xiàn)最大, 其次是微型浮游植物和小型浮游植物(表4)。Y3海山區(qū), 3個(gè)粒級浮游植物葉綠素a濃度的最高值亦非出現(xiàn)在山頂處。在與Y3海山相鄰的熱帶西太平洋區(qū), 靠近Y3海山區(qū)域的微微型浮游植物葉綠素a濃度高于遠(yuǎn)離Y3海山的黑潮區(qū)域。熱帶西太平洋海域是典型的寡營養(yǎng)海域, Y3海山位于西太平洋暖池區(qū), 海域溫度較高, 更有利于微微型浮游植物的生長。而 Brito等(2015)對大西洋Gorringe海山的研究顯示, 微型浮游植物葉綠素a占優(yōu)勢地位, 這與兩個(gè)海山所處大洋的營養(yǎng)鹽和溫度狀況有關(guān)。A、B、DY斷面分粒級浮游植物葉綠素a的垂直分布也有次表層(75—100m)高值現(xiàn)象。有研究報(bào)道浮游植物葉綠素a的垂直分布與海洋環(huán)境、海底地形、黑潮次表層水的深度(朱碧英等, 1990)有關(guān)。結(jié)合2.2中的分析, 我們認(rèn)為本研究中次表層高葉綠素a濃度的形成是由于溫躍層、鹽躍層的存在, 使得營養(yǎng)物質(zhì)聚集在75—100m水層, 同時(shí)北赤道流及其分支黑潮在次表層有向西輸運(yùn)營養(yǎng)物質(zhì)的過程, 這都使得次表層葉綠素a濃度最高。

2.4 各粒級葉綠素a濃度分布與環(huán)境因子的關(guān)系

將各斷面葉綠素a濃度與溫度、鹽度和各種營養(yǎng)鹽進(jìn)行相關(guān)性分析, 結(jié)果表明, 各因子與不同粒級浮游植物的葉綠素a濃度均有不同程度的相關(guān)性(表3, 5, 6)。DY斷面不同粒級浮游植物葉綠素a濃度與亞硝酸鹽濃度呈極顯著正相關(guān), 與硝酸鹽濃度顯著正相關(guān), 說明在與Y3海山相鄰的熱帶西太平洋區(qū)冬季氮營養(yǎng)鹽可能是限制浮游植物生長的一個(gè)重要影響因子。而在Y3海山區(qū), 溫度與各粒級浮游植物葉綠素a濃度極顯著正相關(guān), Comeau等(1995)對Cobb海山葉綠素a的研究也表明葉綠素a濃度與溫度有很明顯的正相關(guān)關(guān)系。Kawarada等(1973)對北太平洋葉綠素a與環(huán)境因子的關(guān)系研究表明, 葉綠素a的分布與鹽度和溫度密切相關(guān), 但是與營養(yǎng)鹽的濃度無相關(guān)關(guān)系。本研究中, 各種氮、磷、硅營養(yǎng)鹽與葉綠素a濃度呈現(xiàn)不同程度的相關(guān)性, 磷酸鹽、硝酸鹽和硅酸鹽與分粒級浮游植物葉綠素a濃度主要呈負(fù)相關(guān), 亞硝酸鹽與葉綠素a濃度均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。因浮游植物生長過程中對氮、磷、硅三種營養(yǎng)鹽主要是消耗吸收, 所以其負(fù)相關(guān)關(guān)系得到很好的解釋。而亞硝酸鹽與葉綠素a濃度的關(guān)系在其他類似研究中很少見。亞硝酸鹽通常以中間產(chǎn)物的形式形成, 與生物體的代謝和環(huán)境條件有密切關(guān)系, 因此我們推斷該調(diào)查區(qū)域浮游植物的代謝過程比較旺盛。葉綠素a與亞硝酸鹽的關(guān)系還有待進(jìn)一步調(diào)查研究。

表5 海山A斷面各粒級浮游植物葉綠素a濃度與環(huán)境因子的相關(guān)性分析結(jié)果Tab. 5 Correlation between Chl a concentration and environmental factors on Y3 Seamount transect A

表6 海山B斷面各粒級浮游植物葉綠素a濃度與環(huán)境因子的相關(guān)性分析結(jié)果Tab. 6 Correlation between Chl a concentration and environmental factors on Y3 Seamount transect B

3 結(jié)論

(1) Y3海山西南部和東南部為葉綠素a濃度高值區(qū)。

(2) Y3海山區(qū)葉綠素a濃度最大值水層的葉綠素a濃度與相鄰大洋區(qū)無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異, 海山浮游生態(tài)學(xué)的經(jīng)典假說在冬季Y3海山不適用。

(3) A、B、DY斷面葉綠素a粒級結(jié)構(gòu)相似, 3個(gè)粒級浮游植物葉綠素 a所占比例從大到小依次為微微型、微型和小型浮游植物。微微型浮游植物葉綠素a對總?cè)~綠素a貢獻(xiàn)最大, 所占比例均在50%以上。三個(gè)斷面微微型浮游植物葉綠素 a平均濃度分別為0.025 mg/m3、0.026 mg/m3、0.029 mg/m3。

(4) 溫度和營養(yǎng)鹽均對葉綠素 a濃度分布有影響。溫度是影響Y3海山區(qū)葉綠素a濃度的重要因素之一; 各種營養(yǎng)鹽的濃度也會(huì)影響葉綠素a濃度, 磷酸鹽、硝酸鹽和硅酸鹽與分粒級浮游植物葉綠素a主要呈負(fù)相關(guān), 亞硝酸鹽與葉綠素a呈正相關(guān)關(guān)系。

致謝 本研究中溫鹽數(shù)據(jù)由中國科學(xué)院海洋研究所海洋專項(xiàng)辦公室提供, 營養(yǎng)鹽數(shù)據(jù)由李學(xué)剛老師和李寧老師提供, 此次海上調(diào)查得到了“科學(xué)號”考察船全體工作人員的支持, 謹(jǐn)致謝忱。

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