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氮是海洋浮游植物必需的大量元素，又是海洋浮游植物生长的主要限制因子之一，研究氮元素的补充机制对了解海洋生态系统有重要意义。海区氮营养盐的补充主要通过新生氮实现，其主要补充机制为径流输入、大气干湿沉降、水体混合、上升流及生物固氮作用。生物固氮是指固氮生物将大气中的氮气还原成氨的过程，对地球上氮循环和氮平衡具有不可替代的作用。海洋生物固氮作用是维持海洋初级生产力和新生产力的一个重要生态反应。海洋中固氮生物种类较多，主要包括固氮蓝藻、异养细菌和光合细菌。 相似文献
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海洋生物固氮是指固氮生物利用固氮酶将氮气转化为生物可利用铵盐的海洋氮元素输入过程,和反硝化及厌氧氨氧化等氮流失途径一起制约着大洋氮收支平衡。而固氮速率的测定是研究海洋生物固氮的最直接方式。自发现海洋生物固氮作用以来,固氮速率的测定方法在不断更新改进,但总体来说仍存在较大不确定性。最近用15N2同位素示踪法及其他相关数据综合得到全球海洋固氮量为196.1 Tg N∙a−1,最高固氮速率发生在南太平洋热带地区。但分布受到多种因素的影响。其中,物理因素中的光照和温度是全球范围固氮速率分布的最佳预测因子,光照为固氮过程提供能量,温度通过影响固氮酶活性而发挥作用。在化学因素中,铁元素的缺乏成为固氮的重要限制因子。除此之外,还有生物因素,如浮游植物和异养固氮生物等,对固氮量的贡献影响较大。最近有研究对以往固氮作用区域和反硝化作用空间相互耦合的观点表示质疑,提出二者分布空间分离的新格局。研究多控制因素对固氮生物的耦合效应、明确不同物种对固氮总量的相对贡献以及进一步建立固氮速率的原位测定方法是未来海洋固氮作用研究的主要工作。 相似文献
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《热带海洋学报》2016,(5)
2014年10月在南海东北部利用~(15)N和~(14)C示踪法实测了28个站位表层固氮速率和初级生产力,结合温度、盐度、营养盐和叶绿素a(Ch a)分析了南海东北部表层水体生物固氮及其对初级生产力的贡献。结果表明,受珠江冲淡水影响最明显的站位(A1)肉眼可见大量丝状束毛藻(Trichodesmium),其固氮速率达3475nmol N·m–3·h–1,是其他站位固氮速率的1~3个数量级之多;其他站位表层固氮速率在4~213nmol N·m–3·h–1之间,平均固氮速率为77±54nmol N·m–3·h–1(n=27),固氮速率最低的站位出现在受中国沿岸流影响的台湾浅滩及其邻近海域。近岸(水深小于100m)站位表层固氮速率与温度显著正相关(R=0.68,n=11,p0.05),相对高温、高磷和低硝酸盐可能是珠江冲淡水影响站位出现高固氮速率的原因,低温低盐则可能是台湾浅滩及其邻近近岸区域出现低固氮速率的原因。初级生产力(14.19~0.17 mg C·m–3·h–1)从近岸区域到外海逐渐降低,平均为0.61±0.45 mg C·m~(–3)·h~(–1),最高站位出现在台湾浅滩,最低站位出现在深海区。固氮作用对初级生产所需氮的贡献率(0.08%~9.30%,平均3.90%±3.10%)从近岸到外海逐渐增加,表层水温高于26℃时,固氮对初级生产的氮贡献显著增加。以上结果表明,秋季南海东北部固氮和初级生产受珠江冲淡水和沿岸流等物理过程调控。 相似文献
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《热带海洋学报》2017,(2)
大气沉降向海洋表层输入大量的铝,然而关于铝对海洋浮游植物的影响却少有研究报道。目前,铝对在海洋碳和氮循环中起着重要作用的固氮生物影响的研究还较少。文章以Aquil培养基(无氮硅营养盐)半连续培养单细胞海洋固氮蓝藻Crocosphaera watsonii,利用流式细胞技术和~(15)N同位素示踪法,研究铝(0、0.2、2和20μmol×L~(–1))对Crocosphaera watsonii生长和固氮作用的影响。数据表明,3个铝处理组Crocosphaera watsonii细胞大小、光合色素含量和光系统Ⅱ(PSⅡ)原初光能转化效率(F_v/F_m)都显著降低,生长速率和固氮速率明显受到抑制。结果表明,在营养充足条件下,铝对Crocosphaera watsonii生长和固氮具有抑制性作用。 相似文献
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生物固氮作用是一个重要的海洋新氮来源，在海洋生物地球化学循环中扮演着不可替代的角色。基于稳定同位素（15N2）示踪吸收法，是目前直接测定海洋生物固氮速率最有效的手段。其中，高效、洁净地将15N2引入海水培养体系，并准确定量培养体系底物的同位素示踪水平，是同位素示踪吸收法准确获取固氮速率的关键。本研究针对15N2同位素示踪剂引入这一关键环节进行了探讨，确认改进气泡法是将15N2引入海水培养体系的首选操作。在对培养体系造成的较小扰动的情况下，可将培养体系氮气底物的15N原子丰度提升至10%以上，相对于另一种导入同位素示踪剂的手段——预溶解海水法，改进气泡法将培养瓶中氮气底物的15N原子丰度提升了近200%。此外，改进气泡法还具有最小化痕量金属沾污、操作简便等优点。将改进气泡法结合与稳定同位素比值质谱测定结合，是准确测定水体生物固氮速率的推荐方法。 相似文献
6.
海洋沉积物作为生源要素氮的重要源与汇，在其生物地球化学循环中起着至关重要的作用。该项研究旨在查清海洋沉积物中氮的存在形态及其生态学意义。氮是生物生命活动必需的营养要素，海洋中的氮往往是海洋初级生产力的限制因子，氮的吸收与再生释放在估算海洋新生产力和生源要素的生物地球化学循环率上也有重要贡献。海洋沉积物中的氮作为海水中氮的重要供给源是海洋生物赖以生存的重要物质基础，对维持海洋生态平衡、修复失衡的海洋生态环境具有重要意义。但由于不同海区海洋沉积物的来源和环境不同，氮的形态和含量亦不相同，可被生物吸收和利用的数量就不相同，因此造成了不同海区生物种群和环境不同，进而影响生态环境。因此，研究海洋沉积物中氮的形态，了解各个形态与沉积物中生物种群及与环境的关系，确定其生物和化学活性，査清氮不同形态的生态学功能，对于深入探讨海洋生物资源可持续利用的方法和策略具有重要意义。本文主要阐述海洋沉积物中氮的存在形式与分布、氮的早期成岩和去营养化作用、硝化和反硝化作用以及氮与生物特定种群的关系等，探讨了影响海洋沉积物中的氮循环的主要因素，并分析了海洋沉积物中的氮与生态系的关系，以期对研究氮的海洋生物地球化学过程有所帮助。 相似文献
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边缘海氮循环过程研究是全球海洋氮循环研究的重要组成部分,对全球氮源汇格局有显著影响,进而对全球气候变化产生反馈。人为活动和气候变化又是影响边缘海关键氮循环过程速率的重要因素。南海作为中国和西北太平洋最大的边缘海,是边缘海氮循环研究的理想场所。本文详细总结了南海近岸和海盆区的氮源汇过程及其内循环过程的最新研究进展,结果显示人为活动对上述过程的显著扰动。此外,全球变暖和海洋酸化正改变不同的氮循环过程速率,并可能引起南海氮收支平衡的不确定性。文章最后提出了边缘海氮循环研究的重要发展方向。 相似文献
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氮(N)是生物生命活动的基本营养元素，N循环是整个生物圈物质和能量循环的重要组成部分。近几十年来，环境和资源问题的日益突出促进了人们对海洋生态系统的研究及对海洋资源的开发和利用，海洋中的N循环亦受到了广泛关注。尤其是20世纪90年代以来，随着国际地圈与生物圈计划(IGBP)、全球海洋通量联合研究(JGOFS)、全球海洋生态系统动力学研究(GLOBEC)等重大国际合作计划的实施，海洋中的N循环研究取得了重大进展。
本文主要对海洋沉积物中的N循环过程进行了阐述，包括海洋沉积物中N的生物地球化学循环(海洋中N与生物生产过程的关系、早期成岩作用及N的去营养化、沉积物中N循环及其控制机制、颗粒N的形成及其功能、N与其他生源要素循环的关系)及沉积物中N循环的研究方法等，以期对进一步开展N循环的研究有所帮助。 相似文献
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本世纪７０年代 ,由于限制性内切酶的发现、ＤＮＡ重组技术的建立、ＤＮＡ序列快速测定方法的发明 ,分子生物学及其技术以迅猛的速度发展。８０年代 ,ＰＣＲ技术的产生和发展 ,加速了分子生物学技术在生物学各研究领域的广泛应用。分子生物学技术应用于海洋生物学及生物海洋学研究始于８０年代中期 ,近年来此技术在国外发展十分迅速。我国学者在此领域的研究尚处在起步阶段 ,本文将就国际上相关的研究及发展做一些简要的讨论。１分子生物学技术在生物地球化学循环研究中的应用１．１关于海洋生物固氮固氮作用是固氮微生物将不太活泼的氮分子… 相似文献
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《热带海洋学报》2016,(1)
为了研究固氮作用对黑潮上游区域生态系统的影响,建立了一个包含固氮生物在内的NPZD(nutrient,phytoplankton,zooplankton,detritus)生物模型,初步模拟结果与观测结果相吻合。通过比较模型中有固氮生物和无固氮生物两种情况下,黑潮上游区域生态系统各参量以及各级生产力的差异,揭示了该区域固氮生物的季节性分布特征,阐明了固氮作用对海洋生态系统动力过程的重要影响。结果表明,固氮生物由于水文和化学因素的影响,主要出现在夏、秋季。固氮产生的新氮源使黑潮上游区域硝酸盐、铵盐、浮游动植物和大小碎屑的量都有明显增加。浮游植物的平均生长速率提高了大约64%,初级生产力、再生生产力和新生产力分别增加了30%左右。在夏季50m以浅水体,固氮作用支持了50%~80%的新生产力,是新生产力的主要贡献者;而在50~200m水体,固氮作用支持了10%~50%的新生产力,深层水的垂直混合带来的氮营养盐成为新生产力的主要贡献者。 相似文献
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Danyang Li Minfang Zheng Yusheng Qiu Limin Lai Nengwang Chen Hongmei Jing Run Zhang Min Chen 《海洋学报(英文版)》2023,42(1):75-82
Nitrogen fixation is one of the most important sources of new nitrogen in the ocean and thus profoundly affects the nitrogen and carbon biogeochemical processes. The distribution, controlling factors, and flux of N2 fixation in the global ocean remain uncertain, partly because of the lack of methodological uniformity. The 15N2 tracer assay (the original bubble method → the 15N2-enriched seawater method → the modified bubble method) is the mainstream method for field measurements of N2 fixation rates (NFRs), among which the original bubble method is the most frequently used. However, accumulating evidence has suggested an underestimation of NFRs when using this method. To improve the availability of previous data, we compared NFRs measured by three 15N2 tracer assays in the South China Sea. Our results indicate that the relationship between NFRs measured by the original bubble method and the 15N2-enriched seawater method varies obviously with area and season, which may be influenced by incubation time, diazotrophic composition, and environmental factors. In comparison, the relationship between NFRs measured by the original bubble method and the modified bubble method is more stable, indicating that the N2 fixation rates based on the original bubble methods may be underestimated by approximately 50%. Based on this result, we revised the flux of N2 fixation in the South China Sea to 40 mmol/(m2·a). Our results improve the availability and comparability of literature NFR data in the South China Sea. The comparison of the 15N2 tracer assay for NFRs measurements on a larger scale is urgently necessary over the global ocean for a more robust understanding of the role of N2 fixation in the marine nitrogen cycle. 相似文献
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Dinitrogen (N2) fixed by a group of prokaryotes (diazotrophs) is the dominant process adding bioavailable nitrogen into the ocean. Although it has been intensively studied how N2 fixation is controlled by resources (bottom-up factors), it is unclear whether the grazing (top-down control) effectively impacts growth and distribution of different diazotroph groups. In this study, we evaluate this question by conducting log-log regression of diazotroph biomass onto corresponding N2 fixation rates in the global ocean. The slope of the regression for Trichodesmium is ~0.8, indicating that a small portion of the increase in N2 fixation does not accumulate as its biomass. This leads to a conclusion that Trichodesmium is under a substantial top-down control, although bottom-up control still dominates. We also analyze the residuals of the regression in the North Atlantic, concluding that free trichomes of Trichodesmium are subject to stronger top-down control than its colonies. The weak correlation between the biomass and N2 fixation of unicellular cyanobacterial diazotrophs indicates that the degree of top-down control on this type of diazotrophs varies greatly. The analyses obtain unrealistic results for diatom-diazotroph assemblages due to complicated nitrogen sources of these symbioses. Our study reveals the variability of top-down control among different diazotroph groups across time and space, suggesting its importance in improving our understandings of ecology of diazotrophs and predictions of N2 fixation in biogeochemical models. Measurements of size-specific N2 fixation rates and growth rates of different diazotroph groups can be useful to more reliably analyze the top-down control on these key organisms in the global ocean. 相似文献
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大气沉降是陆源物质向海洋输入营养盐的重要方式,沙尘、野火和火山喷发均能够产生气溶胶,这些典型的自然源气溶胶在风场的作用下,能够进行远距离的输运,期间由于沉降作用进入海洋,为上层海洋提供限制性营养盐促进海洋浮游植物生长,提升海洋的初级生产力,促进碳循环过程。以海表叶绿素浓度作为海洋初级生产力的重要指标,通过海表叶绿素浓度的响应,探究沙尘、野火和火山这三种典型自然源气溶胶的传输路径及其沉降对海洋初级生产的影响。结果显示,海洋初级生产对气溶胶沉降的响应不仅与气溶胶排放类型有关,也与温度、动力过程、光合有效辐射等海域初级生产影响因素有关,体现了海洋初级生产对自然源气溶胶的敏感性,自然源气溶胶沉降所驱动的海洋初级生产在全球碳循环中具有重要的潜在影响。 相似文献
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全球海洋治理背景下,以国家为主体的海洋资源资产负债表能够宣示国家海洋主权,服务海洋开发决策,监管人类海洋行为。海洋资源资产负债表按照海洋资源类型进行核算,海洋资源负债按性质分为政府负债和使用权人负债。在计量上要审慎乐观,采用实物计量和货币计量,不宜低估海洋资源资产,也不宜高估海洋资源负债。海洋资源资产负债表体系以海洋资源资产负债表为主表,海洋资源资产和负债变动表为副表,各类海洋资源明细表为子表。国家应协调好海洋资源与陆地资源核算的范围,近海资源由沿海基层政府核算上报,其他海洋资源由自然资源部统一核算,最终汇总为国家海洋资源资产负债表。 相似文献