海洋造礁仙掌藻研究进展及西沙石岛仙掌藻.pdf

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海洋造礁仙掌藻研究进展及西沙石岛仙掌藻许多仙掌藻丘相互联合,就形成了仙掌藻滩哺摘要:仙掌藻财鰁如且恢稚ぴ谌却澈;肪持械氖澜缧院Q蟾苹淘澹B淘马骁,许红琾,付和平保蚪洋酸化对其的影响等。通过对西沙群岛宣德环礁石岛浅水礁盘活体仙掌藻分布特征调查,针以仙掌藻为主的原始仙掌藻丘鴐鏱,海洋地质前沿第卷第门松藻科囊桓鍪簟O烧圃宥陨低车亩嘌跃哂兄匾9献,且是一种重要的沉积物生产者,属四大造礁藻类之一。仙掌藻属藻类植物脱落的钙质节片部分,是许多热带海洋环境碳酸盐沉积物的重要组成部分。回顾了仙掌藻的研究历史,总结了其研究成果,包括仙掌藻的现代沉积特征、其对热带环境中沉积物的贡献、钙化模式、海对所采集不同种属仙掌藻样品开展镜下分析,尝试估算它们的碳酸盐生产力。最后指出仙掌藻在目前研究中现存的问题,并提出今后研究的建议。关键词:南沙群岛;仙掌藻;碳酸盐沉积物;扫描电镜分析;生产力在海洋碳酸钙生产者中,,覆盖率高,在大巴哈马滩、大堡礁、加勒比海珊瑚礁区和南中国海等诸多海域被普遍发现,其在现代礁区沉积物中可占较大比例比。。早在年,有学者就已经注意到了这种热带浅海环境中常见的藻类¨且苑种Α⒎纸诘姆绞缴ぃ渲诙嗟母质节片以叶状的形式生长、脱落,为热带浅海提供了大量的碳酸盐沉积物糽、。在佛罗里达研究发现,仙掌藻的沉积富集区与珊瑚藻的富集区大致相似,主要有礁坪、灰沙岛和淌湖底銮F渲匾L氐闶窃诮负溻湖底可能达到极盛的、大面积的生长区,并形成辏城彀卜⒈硐烧圃逦氖趋姥芯论文,属于国内首开先河的研究。年,第六届国际珊瑚礁会议重点讨论了仙掌藻,而后引起海洋科学界的广泛重视,并对其先后展开一系列的研究。世纪年代后期,国外学者对仙掌藻属的生态学特征进行研究。有学者发现,仙掌藻节片以每天、每枝一节的速度连续增长形成;其节片生长速度很快,完全长成的时间为天或更快R此,仙掌藻节片成为热带海洋沉积物的主要组成部分¨’”“O烧圃宓姆毖芩俣认嗟笨欤谑室嘶肪持可以迅速恢复,扎根定殖。事实上,外陆架和远洋地区的仙掌藻生物礁对热带环境沉积物收支的贡献,甚至可能超过了珊瑚礁内珊瑚的碳酸盐沉积物产量睇贰薄ぁO烧圃褰谄粱锊唤龉┯ψ呕缀环境忡’币捕缘河旌吞妓嵫翁ǖ亟ㄉ栌凶胖要贡献‘钊。世纪初,薄等发现仙掌藻是一种进化非常基础的藻类物种,其钙化方式相当原始,可作为一种理想的模式生物进行研究。为评估环境变化如海洋酸化等对海洋生物钙化的影响,仙掌藻钙化的过程和机制逐渐受到研究者重视,并围绕仙掌藻生理反应和总碳酸钙含量变化进行了大量的研究按ā9谘д叩难芯吭蛑饕<中在仙掌藻的现代沉积特征、文石质骨骼特征、对马骁,许红,付和平,:.—,中国石油大学6地球科学与技术学院,青岛;泄刂实鞑榫智嗟汉Q蟮刂恃芯克嗟匀蛔试床康谝缓Q笱芯克嗟长江大学,武汉中图分类号:.籕文献标识码:簂,收稿日期:..资助项目:国家自然科学基金;国家科技基础资源调查专项课题作者简介:马骁。男,在读硕士,主要从事海洋生物礁与沉积学方面的研究工作.:甤ㄑ蹲髡撸盒砗一校┦浚芯吭保饕4邮掠推刂实鞑橛资源勘探评价及海洋生物礁成因研究工作.:,.
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一一仙掌藻与石岛仙掌藻的基本特征海洋酸化的生理响应以及化石仙掌藻礁等方面。”“在国内外文献调研的基础上,本文旨在对仙掌藻的内部骨骼显微结构、钙化机制和模式等内容进行系统总结,并根据两沙永兴岛海域的采样结果,尝试测算其钙质生产量,并对今后仙掌藻的研究与保护进行探讨:本文新提出的钙质生产力计算方法,以期能更准确地计算烧圃宥蕴妓嵫纬粱的贡献,为今后研究仙掌藻对成礁、成岩方面贡献的具体大小提供新的研究思路与方法。沉积特征仙掌藻广泛分布于各热带珊瑚礁区,其分布具有明显的分带性:封闭性好、渴湖面积大、水深大、水动力弱的砂质溻湖礁盘或称盆底最适宜其生长。其生长具有季节性变化的特征,生长的最适合水温为~送猓庹涨慷鹊纫幌盗幸蛩匾不嵊响仙掌藻的生长和钙质沉积⋯’’”卜埃何夜谀海开钻的谧昃嗦氖玖讼烧圃迨悄仙橙旱荷瑚礁区重要的沉积物源。蔡峰等”⋯指出西琛一井巾钻探出的新近纪生物礁沉积物中,仙掌藻为主要造礁生物,可能与爪哇海和大堡礁等地类似,在晚更新世时发育了仙掌藻生物礁二笔者团队近年来针对两沙群岛宣德环礁、永乐环礁礁盘现代仙掌藻活体进行了调查、采样和测试分析:年拢砗斓确⑾窒烧圃迕芗布在水深约~奈魃呈河野督概躺希年,发表了石岛活体仙掌藻特征与科探井化石仙掌藻研究论文”’⋯。年拢⑾窒烧圃宸植济显稀疏,出现新老大小株仙掌藻同时赋存的情况内部骨骼特征石岛植煌烧圃图际窃谄げ隳诓密集生长的黑色文石针晶相关研究证实,天然海水巾仙掌藻的钙质骨骼南碳酸钙多晶型文石组成,但因主要矿物成分文石常常发生成岩变化,新形成文石会无限量转变为方解石;其方解石化方式为胞间和髓部间隙被稍粗方解石充填胶结,因此方解石化后其原始内部结构仍可辨认、取盝发现仙掌藻节片的骨骼存在明显微观结构特征,这些特征以仙掌藻的成长阶段为顺序出现:笔者根据对在永兴岛海域采集到的仙掌藻活体样本进行扫描电镜研究,发现与其描述完全符合,主要的微观结构可分为啵憾涛氖针、微反角碳酸盐、长文石针。短文石针是在新的一节段开始光合作用时,直接在胞壁上形成的一层致密的有机基质,其长度不超过,具有不定向、一Q蟮刂是把年图绺珊蟮种仙掌藻狧口,盤幽图字晗烧破图烧圃逦氖刖Ш旯厶卣采,..缡甽大的仙擘筛土势げ鉹密集分藻活体植株布的黑色文石针品狧““,”Ⅱ
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烧圃宓母苹坪湍J性。成熟节段上发育完全的短针呈圆形,长度可达。微反角碳酸盐是在外胞壁附近观察到的微米大小的碳酸钙反角晶体,常呈纤维状、鳞片状。当存在短针时,微反角碳酸盐总是出现在这些针的顶部,少量的短针松散地嵌入在微反角碳酸盐晶体中。长文石针呈自形沿崂ぃ赶虺墒旖诙蔚轮匝空间的开阔处,一般位于短针或微反角碳酸盐的顶部,并且不附着在胞壁上。在年轻的节片中,这些长针长达,与短针呈圆形相反,长针呈棱形,末端较钝。它们主要以几束文石针的形式从特定位置辐射出去T诼衷芽占淠诔渎反角碳酸盐的地方,一般不发育长针。5鹊难芯壳康髁讼烧圃褰谄的骨骼微观结构特征与骨骼成熟时问阶段之间的关系,通过对微观骨骼结构随时问变化的研究,首次将仙掌藻的钙化进程与生长阶段联系起来,为后续仙掌藻钙化机制和模式的研究指明了道路与方向。第锥味涛氖肼氏仍诎冶谏仙ぃ婧重结晶为微米级的微反角碳酸盐;第锥危谙掌藻节段边缘的初级胞囊空间形成密集骨架针或是在仙掌藻节段内部的次级胞囊空问形成长而稀疏的文石针体;第锥问窍烧圃褰诙伪咴档某跫胞囊空间被微反角碳酸盐完全充填,而仙掌藻节段内部的次级胞囊空间很少被充填,并保留在第段根据对仙掌藻显微特征结构的观察,公认仙掌藻钙化过程绝非简单的非生物碳酸钙沉淀;测得仙掌藻胞壁上的酸性多糖”“、胞问空问内的碳酸酐酶活性。、早起初始针嵌入其中的有机基质。。川等,都强烈暗示了生物钙化或至少是生物驱动了文石针晶的初始生长,就如同其他许多海洋钙化生物一样。尽管和”“在年指出,仙掌藻种属在光合作用中,通过细胞内碳酸酐酶活性催化生成,,远比直接使用大气,效率低。等。。”。则于年发现,碳酸酐酶有着参与催化和,生成提高胞内,’浓度,使胞内,’过饱和,借以支持初始文石针晶的形成,进而维持非生物次生文石针晶的存在和连续生长的作用。此外,等在不与细胞壁直接接触的囊问空问部分,还发现了生物诱导的钙化胃苹,这一发现证实仙掌藻独特的骨骼微结构的形成要比以往学术界公认第卷第马骁,等:海洋造礁仙掌藻研究进展及西沙石岛制『掌藻。の氖氤史渥捶⒂跫栋铱占渲忻芗羌苷图璧缇迪孪烧圃逦氖使趋婪⒂卣の氖氪佣涛氖氪灾猩渭栋铱占渲邢∈璧某の氖!盝:
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重厂孽浦噬Φ募扑的过程与结果更复杂。为此,基于藻类受生理影响海水碳酸盐化学理论,综合考虑生物驱动钙化和无机驱动碳酸钙沉淀特征,提出了新的仙掌藻钙化生理过程模型根据等提出的仙掌藻钙化模型,生物本身无法控制微反角碳酸盐阶段的钙化,此钙化进程完全取决于海水环境。韦章良等磐过实验发现,海水酸度严重影响仙掌藻的正常光合作用,在其他条件不变情况下,海洋酸化对于仙掌藻的钙化率影响显著。仙掌藻由于其形态复杂,呈不规则的生长形海洋地质前沿图敫苹饔孟喙氐南烧圃迳砉棠P汀年图仙掌藻钙化形成文石针晶的不同阶段特征Ⅲ】一⋯⋯已知路径阶段一阶段二初级胞囊空间次级胞囊空间白天晚上与:相关路径假定路径色衏。
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崧塾肴鲜式∞””岩源尤禾逯蟹掷氤龈鎏澹虼俗璋硕碳酸钙生产力的定量测量,因为这些测量通常基于对平均个体生长的监测∞““。。学术界对其在沉积物动力学中重要性的认识主要基于间接数据,如碳酸盐沉积物含量的沉积学研究,即通过测定一小块区域内仙掌藻一段时间内产生的碳酸盐细沙重量来估算。因为许多过程都缺乏定量研究,所以长期以来,无法更准确分析评估仙掌藻对全球及区域海洋沉积物碳酸钙收支情况贡献的作用。为更好的理解这种藻类作为碳酸钙生产者的作用,本文尝试使用测定生物量变化的方法来估计碳酸钙产量。即将藻类干重除以样品面积计算生物量,待干燥至重量恒定后,再用盐酸脱钙、清洗干燥至恒重,最终碳酸钙百分比即可计算为新鲜样品和脱钙样品的干重之比,以不同时问多个地点采集的样品进行测定,即可计算出外界影响较小的经验公式,由此完成钙质生产力的计算。年拢许红等于石岛礁盘采样,年拢收叩仍俅前往石岛礁盘同样地点采集仙掌藻。目前,对于仙掌藻的研究仍聚焦于仙掌藻的钙化过程,倾向于关注藻类的微观结构和生理学特征,忽略了钙质骨骼形成背后的生物和环境相互影响、特别是仙掌藻节片化石化后成为生物礁建造乃至形成仙掌藻化石岩的造礁作用过程。因此,有必要将生物学和生理学领域的见解与生物地球化学、沉积学和岩石学研究结合起来,才能更好地理清其钙化机制以及环境对其的影响。年拢嗟汉Q罂蒲в爰际豕沂笛槭利用盋测年方法对年采集活体仙掌藻样品、进行测年,结果显示所有活体仙掌藻或于年之后形成,这与在实验室的盋测年结果差距较大,或为图凶钚∠烧圃逯仓甑年龄,是否准确,增加测试方法是必要的。仙掌藻对造礁造岛有着重要的生态环境保护价值。随着国内外学者对于仙掌藻内部钙化机制的深入研究,希望能够更好地了解这种大型钙化绿藻,更深入地理解仙掌藻为海洋碳酸盐岩沉积提供物质来源的机制,并深入地认识到环境对其的影响,加强对仙掌藻的保护。致谢:感谢青岛海洋地质研究所测试中心宁泽助理研究员协助笛椴馐舯第卷第马骁,等::也琯叭参考文献琈.,瑆阛.:甒綣珻琧盿瓾,,·.甆:.,瑆甗.:.:,:..瓹/:瓹甆.:現甁,—耰瓹孤琀甃—琌琫...,,,瓻:.:甤,瓽,骳..珼.·甊,甅瓾—琈甊仃.’,莃.
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