南极宇航员海浮游动物群落结构及其被动沉降对碳通量的贡献

作     者：牟文秀 

作者单位：中国科学院大学(中国科学院海洋研究所) 

学位级别：硕士

导师姓名：李超伦;杨光

授予年度：2021年

学科分类：070703[理学-海洋生物学] 07[理学] 0707[理学-海洋科学] 

主      题：群落结构 被动沉降 浮游动物 宇航员海 南大洋 

摘      要：浮游动物是食物网中初级生产者与高级消费者之间的营养纽带,并且通过摄食、排粪、被动沉降等过程调节颗粒有机碳从表层向深海输送,因此,了解浮游动物的群落结构及其碳循环中的作用变得越来越重要。本研究基于中国第36次南极科学考察期间(2019年12月至2020年1月)于南极宇航员海使用北太平洋网(网口0.5 m,筛绢孔径330μm)和Multinet网(网口0.5 m,筛绢孔径200μm)采集的浮游动物样品,对调查海域浮游动物的丰度、群落结构、优势种种群结构及其与环境因子之间的关系进行了研究,并探讨了宇航员海域夏季浮游动物被动沉降对碳通量的贡献。2019/2020年南极夏季宇航员海浮游动物主要由桡足类、磷虾、毛颚类、浮游被囊类等类群组成,其丰度在8.9-102.0 ind.m之间,最高丰度记录在宇航员海中部靠北区域。调查海域桡足类丰度对浮游动物总丰度的贡献可达90%以上,其中、大中型桡足类Calanoides acutus、Metridia gerlachei、Calanus propinquus和Rhincalanus gigas分布广泛,而小型桡足类Oithona similis、Oithona frigida、Ctenocalanus citer、Oncaea conifera等在数量上占比较高。通过聚类分析可将宇航员海浮游动物在区域上划分为5个群落,普里兹湾涡流、威德尔涡流、南极绕极流等水文动力过程是宇航员海浮游动物群落分布模式的主要控制因素,另外,Bio-env分析显示,饵料(叶绿素a)也对该海区浮游动物的种群和群落结构具有重要影响。在宇航员海域浮游动物垂直分布上,浮游动物可划分为上层、中层和深层等3个群落,上层群落主要由0-100 m水层样品组成,其浮游动物平均丰度为178.4ind.m,优势种为***、***、***、***、***、***、Oncaea antarctica等;中层群落主要由100-500 m水层样品组成,其浮游动物平均丰度为15.0 ind.m,优势种为***、Aetideopsis minor、Bathycalanus bradyi、Heterorhabdus autrinus、Paraeuchaeta antarctica;深层群落主要由500-1500 m水层采集的浮游动物样品组成,其浮游动物平均丰度为2.2ind.m,优势种为***和***。这种群落划分很大程度上归因于浮游动物优势物种丰度尤其是桡足类丰度的差异而不是浮游动物物种组成的变化,具有水深特异性的温度、盐度、叶绿素等环境因子是浮游动物垂向分布的关键影响因素。优势桡足类***、***、***和***在各水层的自然死亡比例具有明显的物种差异,其中***在调查站位均未发现死亡个体,其它三个物种自然死亡比例随着水层的增加大体呈现增加的趋势,其中在中深层水体(500-1500 m)的自然死亡比例可达50%左右。宇航员海夏季浮游动物被动沉降在数量来源组成上主要由小型桡足类构成,在有机碳碳含量组成上主要由优势桡足类(***、***和***)的残骸和蜕皮组成。夏季初期宇航员海浮游动物被动沉降对不同水层碳通量的贡献从表层水体(100-200m)的0.08%,增加到中深层水体的0.15%。