南、北极海洋微微型浮游植物群落及其生态作用研究

微微型浮游植物是海水中最小且认知程度最低的自养浮游生物，在海洋浮游生态系统和有机物质循环中起着重要作用。该类群在极地海域的认知程度更低，但已有研究表明其在浮游植物初级生产中占较大份额；而极地海域环境的快速变化，会对该类群及生态作用产生深远影响。本研究拟以"雪龙"破冰船为移动实验平台、以南北极海域为研究区域、以浮游生态系统中占重要生态地位的微微型浮游植物为研究对象，利用南、北极现场考察和现场流式细胞分析等技术，通过现场调查、模拟实验和综合分析，了解两极重点海域微微型浮游植物群落结构及分布特征，揭示该类群的基础生理特性，阐明其在海洋浮游生态系统中的作用及在环境快速变化背景下的潜在响应。对系统了解极地海洋浮游生态系统及对环境变化的响应具有重要意义。

本项目利用我国第28和29次南极考察、以及第4和第5次北极科学考察的机会，对南北极海洋微微型浮游植物群落特征、环境适应性及生态作用进行了研究，结果显示：.（1）分布特征: 北冰洋微微型浮游植物丰度为0.01~17.71×106 cells/L，北冰洋中心区的与楚科奇海陆架区相当；生物量主要集中在50 m上表层水体，峰值层随着纬度的增加逐渐从次表层转移至上表层。微微型浮游植物丰度与营养盐间存在明显的负相关。南大洋南极半岛邻近海域微微型浮游植物丰度为0.30~12.09×106 cells/L，总体上与北冰洋处于同一数量级；生物量主要集中在50上表层水体，与北冰洋类似。水团对微微型浮游植物分布影响显著。.（2）生物多样性：格陵兰/挪威海微微型浮游植物群落中以定鞭金藻（49%）、硅藻（18%）和青绿藻（12%）占优。南极半岛海域微微型浮游植物以定鞭金藻为主，占柱总丰度的59.6%，其次为隐藻（8.5%）。定鞭金藻为两极海洋微微型浮游植物的共同优势种，显示两极微微型浮游植物群落结构具有一定的相似性。.（3）环境适应性：实验显示，极地微藻具有低温和低光照适应性，高光强和高温会影响微藻的生长特性；北极现场盐度实验表明，10%左右陆地淡水输入营养盐增加对生长的促进作用要高于盐度造成的负面影响，会促进浮游植物的生长；而对南大洋和北冰洋的研究均显示，微微型浮游植物对不同水文和水团特性极为敏感，可用于对不同水团的指示。.（4）生态作用：在北极夏季，微微型浮游植物在北冰洋中心区占浮游植物的比例最高。白令海聚球藻出现北侵的趋势，显示在北极升温的背景下微微型浮游植物的潜在变化。北冰洋夏季海冰快速融化增强了跃层，将阻碍营养盐从深层的补充，有可能提升北极海盆区上层水柱微生物群落的生态作用。在南极夏季，微微型浮游植物生物量约占浮游植物总生物量的一半，在海洋生态系统中起着重要作用。