摘要
东印度洋是一个寡营养盐低叶绿素的海区，具有独特的粒级结构和能量循环系统，受季风的影响海域在不同季节具有不同的环流特征，使得海域叶绿素分布具有区域性和季节性的差异。作为生物多样性复杂的海域，海洋环境变化的影响下，大气沉降为海洋浮游植物生长提供大量营养盐的同时，也带来了丰富的重金属元素，在物理机制和海洋环境变化的影响下，东印度洋的生产力和浮游植物群落结构也会发生变化。因此，深入了解不同机制影响下生源要素的输入对东印度洋浮游植物的影响，对于阐明东印度洋海域叶绿素的季节性变化的物理机制，及环境变化对东印度洋生态系统的潜在影响具有重要的意义。 浮游植物的生长与不同生源要素的输入密切相关，东印度洋生源要素的源主要为上升流和大气沉降。受季风的影响不同季节环流特征不同，夏季存在南赤道流区和瓜哇上升流区，秋季南赤道流减弱和瓜哇上升流消失、赤道海域在季风转换交替的影响出现混合现象，这些将会影响东印度洋的生产力和浮游植物的生长。本文在夏秋两季采用现场营养盐加富实验和中层水添加实验模拟发现，东印度洋各站位主要受氮限制的影响，磷限制是辅助因素，浮游植物的生长不受微量元素铁的限制，且氮限制没有季节性和区域性的差异；中层水由于富含大量的无机氮，能缓解东印度洋氮限制的影响，其添加会促进浮游植物的生长提高海域生产力，因此，物理过程（上升流、混合过程和对流）区域性的差异，使东印度洋叶绿素和生产力分布存在区域性的差异，且这种差异性随季风变化。 作为东印度洋海域的另一重要营养源—大气沉降，统计分析发现大气湿沉降每年为东印度洋提供的年均氮通量为12.12mg·m-2mon-1，现场雨水添加实验发现，雨水的添加会略促进浮游植物的生长提高海域生产力，但由于雨水溶解态无机氮含量低、颗粒氮含量高，使得雨水是东印度洋浮游植物生产力提高的潜在因素而非直接因素。大气干沉降会输入大量的重金属元素，文中两种重金属（铜和锌）作为代表，采用室内培养的方式，探究了重金属元素对东印度洋的优势硅藻-新月菱形藻生长，并与中国近海骨条藻的响应进行了对比，实验中发现铜颗粒和锌颗粒会通过释放离子的形式抑制海洋浮游植物的生长，不同微藻对重金属离子的敏感度不同，东印度洋优势硅藻新月菱形藻的敏感度要低于东海的骨条藻；且不同颗粒态释放的离子浓度不同，纳米铜比纳米氧化铜更易释放离子，且铜离子的抑制作用比锌离子更显著。 浮游植物群落结构会由于不同微藻对营养物质的竞争力不同而产生变化，由于蓝细菌对营养盐耐低营养高亲和力，硅藻对营养盐利用率高，外源营养物质特别是无机氮的输入在提高东印度洋生产力的同时，也会使浮游植物群落从贫营养环境中的微微型蓝细菌向小型硅藻演替，这种群落间的竞争演替会降低生物的多样性，从而降低海洋生态系统的稳定性。生源要素的输入也会影响海洋碳氮循环，现场培养实验发现外源营养物质的输入会提高东印度洋总生产力的同时，提高浮游植物的固碳能力增加C/N比值；DIN的输入由于缓解了氮限制，使C/N更接近于Redfield比值；室内重金属的抑制实验也发现，大气沉降中的重金属颗粒也能通过抑制浮游植物的生长减少不同种类氨基酸的释放量，还能通过抑制单细胞合成氨基酸的量来减少氨基酸释放量，氨基酸量和种类的变化将会对海洋氮循环过程产生影响。东印度洋大气沉降中重金属锌铜含量较高，这将可能抑制浮游植物的生长而减少氨基酸的释放量。因此，不同生源要素的输入都将会影响东印度洋的浮游植物群落结构和海洋碳氮循环。 这些实验结果将有助于在了解环境变化对热带海洋生态系统浮游植物群落和生物多样性影响的同时，全面深入的探究环境变化对海洋碳氮循环潜在的影响。本文的结果可以为环境变化对热带浮游植物影响的评估提供一定的数据支持，同时为保护海洋环境和生物多样性做出贡献。
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