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        黃、東海春季和秋季微型浮游動物對浮游植物的攝食壓力

        2011-09-24 08:10:26張武昌張翠霞
        海洋科學(xué) 2011年1期
        關(guān)鍵詞:生長率攝食站位

        張武昌, 張翠霞,, 王 榮, 肖 天

        (1. 中國科學(xué)院 海洋研究所海洋生態(tài)和環(huán)境科學(xué)重點實驗室, 山東 青島 266071; 2. 中國科學(xué)院 研究生院,北京 100049)

        黃、東海春季和秋季微型浮游動物對浮游植物的攝食壓力

        張武昌1, 張翠霞1,2, 王 榮1, 肖 天1

        (1. 中國科學(xué)院 海洋研究所海洋生態(tài)和環(huán)境科學(xué)重點實驗室, 山東 青島 266071; 2. 中國科學(xué)院 研究生院,北京 100049)

        2000年秋季(10月21日-11月7日)和2001年春季(4月30日-5月15日)用稀釋培養(yǎng)法在黃海和東海測定了微型浮游動物對浮游植物的攝食, 結(jié)果表明: (1)秋季表層浮游植物葉綠素a(Chla)的內(nèi)稟生長率為0.40~0.59 d?1, 微型浮游動物對Chla的攝食率為0.21~0.63 d?1, 對Chla現(xiàn)存量的攝食壓力為19%~47% d?1, 對Chla生產(chǎn)力的攝食壓力為59%~108% d?1。深層Chla的內(nèi)稟生長率為0.25~0.65 d?1, 微型浮游動物對Chla的攝食率為0.29~0.53 d?1, 對浮游植物Chla現(xiàn)存量的攝食壓力為25%~41%d?1, 對 Chla生產(chǎn)力的攝食壓力為 86%~114% d?1。(2) 春季表層Chla的內(nèi)稟生長率為0.01~0.81 d?1, 微型浮游動物對Chla的攝食率為0.13~0.54 d?1, 對Chla現(xiàn)存量的攝食壓力為12%~42% d?1, 對Chla生產(chǎn)力的攝食壓力為21%~3920% d?1。深層Chla的內(nèi)稟生長率為0.55~0.60 d?1, 微型浮游動物對Chla的攝食率為0.57%~0.63 d?1, 對Chla現(xiàn)存量的攝食壓力為44%~47% d?1, 對Chla生產(chǎn)力的攝食壓力為103%~104% d?1。

        微型浮游動物; 稀釋培養(yǎng); 攝食壓力; 黃海; 東海

        微型浮游動物(Microzooplankton)是指體長小于200 μm的浮游動物[1], 分屬于原生動物的纖毛蟲、鞭毛蟲和后生動物橈足類的幼蟲等。微型浮游動物在細菌、微型浮游生物和大型浮游動物之間起中樞作用[2]。微型浮游動物對浮游植物的攝食和浮游植物的生長是海洋浮游生態(tài)學(xué)研究的重要參數(shù), 已在世界許多海區(qū)用稀釋培養(yǎng)的方法研究了微型浮游動物對浮游植物的攝食壓力[3]。但是, 在黃、東海微型浮游動物對浮游植物的攝食壓力的研究并不多[4-6], 這些研究進行的稀釋培養(yǎng)實驗主要是海洋表層水的培養(yǎng),本文報道2000年秋季和2001年春季在黃東海進行的稀釋培養(yǎng), 其中有4次是在深層水進行的培養(yǎng), 為這一海區(qū)提供基礎(chǔ)資料和參數(shù)。

        1 材料與方法

        2000年秋季(10月21日-11月7日)和2001年春季(4月30日-5月15日), “東方紅2號”科學(xué)考察船在黃、東海(圖 1)進行調(diào)查, 秋季的調(diào)查站位共 4個, 春季的站位有5個, 站位水深(表1)最淺為20 m(E4), 最深為1000 m (P1)。

        調(diào)查船在每一站位拋錨27 h, 在此期間用CTD測量水體不同深度的溫度、鹽度, 用Rosette采水器采水, 進行稀釋培養(yǎng)實驗。在每個站都進行了表層水的稀釋培養(yǎng)試驗。根據(jù)溫度鹽度剖面(圖 2), 在個別站位還在溫度躍層附近采水[秋季: E2站的42 m和E7站的20 m(該站流大, 培養(yǎng)瓶放的深度較淺, 所以只好采較淺的水); 秋季: E2站的25 m和E5站的25 m]進行了稀釋培養(yǎng)。

        圖1 調(diào)查站位圖Fig. 1 Investigation stations

        圖2 秋季和春季有深層培養(yǎng)站位的溫度(實線)和鹽度(虛線)的垂直分布Fig. 2 Vertical profiles of temperature (solid line) and salinity (dashed line) at stations with deep-water incubation.

        稀釋培養(yǎng)[7]按照按UNESCO[8]方法進行。10%鹽酸浸洗1.3 L的聚碳酸酯瓶10 h以上, 使用前用現(xiàn)場海水沖洗。采水器采水 20 L, 一部分海水用 GF/F?濾膜過濾, 稱為過濾海水, 另一部分海水用 200 μm篩絹過濾以除去大于200 μm的浮游動物, 稱為原始海水。將過濾海水與原始海水按一定比例混合, 稀釋度d為原始海水體積與混合后總體積的比值。將過濾海水和原始海水按0:1, 1:3, 1:1, 3:1 的比例(稀釋度分別為1、0.75、0.5、0.25)混合, 在每個稀釋度采水500 mL, 用于測定葉綠素a(Chla)濃度, 剩余海水分裝于聚碳酸酯瓶中, 每個稀釋度有2個平行樣。培養(yǎng)瓶用網(wǎng)包住放入果品箱, 果品箱用繩索吊在采水深度進行培養(yǎng)24 h。培養(yǎng)后, 每瓶采水500~1000 mL,用于測定Chla濃度。

        用于測定Chla濃度的水樣采集后, 用GF/F?濾膜過濾, 濾膜在?20 °C保存, 一個月內(nèi)測定。測定時,用10 mL濃度為90%的丙酮?20°C黑暗中提取濾膜上的Chla, 用Turner II型熒光光度計測量Chla濃度[9]。

        假設(shè)原始海水中浮游植物的內(nèi)稟生長率為k, 微型浮游動物的攝食率為g, 浮游植物處于指數(shù)增長期,培養(yǎng)前濃度為P0, 培養(yǎng)后Pt, 那么,Pt=P0e(k?g)t, 表觀生長率 ln(Pt/P0)/t=k?g, 混合海水中, 浮游植物的生長率k不會改變, 微型浮游動物的攝食率卻因動物數(shù)量的減少而按比例降低, 變?yōu)閐×g。培養(yǎng)時間t以后,Pt=P0e(k?d×g)t, 表觀生長率 ln(Pt/P0)/t=k?d×g。k和g是通過4個稀釋度培養(yǎng)瓶中的Chla表觀生長率對稀釋度的回歸求得。

        微型浮游動物對 Chla現(xiàn)存量和初級生產(chǎn)力的攝食壓力(分別用Pi和Pp表示)用下列公式求出[10]:

        2 結(jié)果

        各培養(yǎng)站位和層次的溫度、鹽度和Chla濃度的情況見表 1。秋季各站表層溫度為 20.14~23.27 °C, 鹽度為 27.87~33.48, Chla濃度為 0.57~1.26 μg/L。溫度和鹽度的垂直分布有明顯的躍層(圖 2), 底層溫度比表層低。E2站的深層培養(yǎng)水樣采自水深40 m處, 處于溫躍層以下(圖2), 溫度為10.46 °C, Chla濃度低于表層(表1)。E7站的深層培養(yǎng)水樣采自水深20 m,處于溫躍層以上(圖2), Chla濃度高于表層(表1)。

        春季各站表層溫度為 12.07~25.67 °C, 鹽度為25.29~34.40, Chla濃度 0.14~4.85 μg/L。P1 站和 E6站位置接近, 但是, P1站的表層溫度比E6站的表層溫度和鹽度都升高很多, Chla濃度也最低(0.14 μg/L)。在近岸(E5)底層比表層溫度高, 但表底相差不大, 在遠岸(E2)底層溫度比表層低(圖2)。E2站的深層(25 m)培養(yǎng)水樣采自溫躍層以下, E5站的深層培養(yǎng)水樣采自水深12 m, 處于溫躍層以上(圖2)。但是,兩站深層培養(yǎng)水樣的Chla濃度都比表層高(表1)。

        表層稀釋培養(yǎng)的結(jié)果(表 1)表明, 秋季表層浮游植物Chla濃度的內(nèi)稟生長率為0.40~0.59 d?1, 微型浮游動物對Chla濃度的攝食率為0.21~0.63 d?1, 對Chla現(xiàn)存量的攝食壓力為19%~47% d?1, 對Chla生產(chǎn)力的攝食壓力為59%~108% d?1。春季表層Chla的內(nèi)稟生長率為0.01~0.81 d?1, 微型浮游動物對Chla的攝食率為0.13~0.54 d?1, 對Chla現(xiàn)存量的攝食壓力為12%~42% d?1, 對Chla生產(chǎn)力的攝食壓力為21%~3920% d?1。

        深層海水稀釋培養(yǎng)的結(jié)果(表 1)表明, 秋季深層Chla濃度的內(nèi)稟生長率為0.25~0.65 d?1, 微型浮游動物對Chla的攝食率為0.29~0.53 d?1, 對Chla現(xiàn)存量的攝食壓力為25%~41% d?1, 對Chla生產(chǎn)力的攝食壓力為86%~114% d?1。春季深層Chla的內(nèi)稟生長率為0.55~0.60 d?1, 微型浮游動物對Chla的攝食率為0.57~0.63 d?1, 對Chla現(xiàn)存量的攝食壓力為44%~47% d?1, 對Chla生產(chǎn)力的攝食壓力為103%~104% d?1。

        表1 各站位稀釋培養(yǎng)水層的溫度、鹽度和Chla濃度和培養(yǎng)結(jié)果Tab. 1 Initial incubation conditions (T: temperature,S: Salinity) and results ofk(potential growth rate of Chla),g(microzooplankton grazing rate on Chla),Pi(microzooplankton grazing pressure on Chlastanding stock), andPp(microzooplankton grazing pressure on Chlaprimary production)

        3 討論

        自然海水稀釋培養(yǎng)的方法是估計微型浮游動物攝食壓力的常用方法, Calbet and Landry[3]總結(jié)了用稀釋法研究的浮游植物初級生產(chǎn)力被微型浮游動物攝食的比例平均為60%~75%。本文中有7個培養(yǎng)的結(jié)果中, 微型浮游動物對浮游植物生產(chǎn)力的攝食壓力高于100%, 即浮游植物的現(xiàn)存量減少, 微型浮游動物對浮游植物現(xiàn)存量的攝食壓力不會高于100%(表1), 所以這樣的數(shù)據(jù)是正常的。因為稀釋培養(yǎng)測定的是一天內(nèi)的瞬時值, 所以這樣的結(jié)果不會長時間持續(xù)。

        與表層的結(jié)果相比, 深層稀釋培養(yǎng)的結(jié)果有如下的特點: (1)深層稀釋培養(yǎng)結(jié)果的相關(guān)性好, 回歸系數(shù)(r2)較高(0.91~0.99, 表1), 表層的r2值較為分散(0.24~0.98), 這說明深層培養(yǎng)比較符合稀釋法要求的條件[7]; (2)深層的浮游植物生產(chǎn)力被攝食的比例都比較接近 100% (86%~114%), 說明浮游植物的生產(chǎn)基本被微型浮游動物攝食掉了。

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        Received: Oct., 21, 2009

        Key words:microzooplankton; grazing; Yellow Sea; East China Sea

        Abstract:Microzooplankton grazing on phytoplankton was estimated using dilution incubation method in Autumn(21 October-7 November) 2000 and Spring (30 April-15 May) 2001 in Yellow Sea and East China Sea. (1) In Autumn. In the surface waters, the potential growth rate of Chlorophylla(Chla) was in a range of 0.40~0.59 d?1. Microzooplankton grazing rates on Chlawere 0.21~0.63 d?1. As a result, microzooplankton grazing pressure on Chlastanding stock and primary production were in the range of 19%~47% d?1and 59%~108% d?1, respectively. In deep waters, the potential growth rates of Chlawere in a range of 0.25~0.65 d?1. Microzooplankton grazing rates on Chlawere 0.29~0.53 d?1. As a result, microzooplankton grazing pressure on Chlastanding stock and primary production were in the range of 25%~41% d?1and 86%~114% d?1, respectively. (2) In spring. In the surface waters, the potential growth rates of Chlawere in a range of 0.01~0.81 d?1. Microzooplankton grazing rates on Chlawere 0.13~0.54 d?1. As a result, microzooplankton grazing pressure on Chlastanding stock and primary production were in the range of 12%~42% d?1and 21%~3 920% d?1, respectively. In deep waters, the potential growth rates of Chlawere in a range of 0.55~0.60 d?1. Microzooplankton grazing rates on Chlawere 0.57~0.63 d?1. As a result, microzooplankton grazing pressure on Chlastanding stock and primary production were in the range of 44%~47% d?1and 103%~104% d?1, respectively.

        (本文編輯:張培新)

        Grazing pressure of microzooplankton on phytoplankton in spring and autumn in the Yellow Sea and East China Sea

        ZHANG Wu-chang1, ZHANG Cui-xia1,2, WANG Rong1, XIAO Tian1

        (1. Key Laboratory of Marine Ecology and Environmental Sciences, Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266071, China; 2. Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)

        Q958.885.3

        A

        1000-3096(2011)01-0036-04

        2009-10-21;

        2010-03-10

        國家自然科學(xué)基金(40876085); 國家973計劃項目(2011CB409804);國家自然科學(xué)基金(40821004); 中國科學(xué)院創(chuàng)新項目(KZCX2-YW-213-3)

        張武昌(1973-), 男, 博士, 研究方向: 海洋生態(tài)學(xué), E-mail:wuchangzhang@qdio.ac.cn

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