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高浓度CO2引起的海水酸化对小珊瑚藻光合作用和钙化作用的影响

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生态学报 2012年第3期32卷 699-705页

作者：徐智广李美真霍传林于道德张振冬邵雁群山东省海水养殖研究所青岛266002 国家海洋环境监测中心大连116023 厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室厦门361005 青岛市城阳区海洋与渔业局青岛266109

为了探讨CO2海底封存潜在的渗漏危险对于海洋生物的可能影响,以大型钙化藻类小珊瑚藻(Corallina pilulifera)为研究对象,在室内控光控温条件下,通过向培养海水充入CO2气体得到3种不同酸化程度的培养条件(pH 8.1、6.8和5.5),24h后比较藻... 详细信息

为了探讨CO2海底封存潜在的渗漏危险对于海洋生物的可能影响,以大型钙化藻类小珊瑚藻(Corallina pilulifera)为研究对象,在室内控光控温条件下,通过向培养海水充入CO2气体得到3种不同酸化程度的培养条件(pH 8.1、6.8和5.5),24h后比较藻体光合作用和钙化作用情况。结果显示:相对于自然海水培养条件(pH 8.1),在pH 6.8条件下培养的小珊瑚藻光合固碳速率得到了增强,而在pH 5.5条件下光合固碳速率则降低;随着酸化程度的增强,藻体的钙化固碳速率越来越低,在pH 5.5条件下甚至表现为负值[(-2.53±0.57)mg C g-1干重h-1];藻体颗粒无机碳(PIC)和颗粒有机碳(POC)含量的比值随着酸化程度的加强而降低,这反映了酸化对光合和钙化作用的综合效应。快速光反应曲线的测定结果显示:随着酸化程度的增强,强光引起的光抑制程度越来越强;在酸化条件下,藻体的光饱和点显著降低,但pH 6.8和5.5之间没有显著差异;低光下的电子传递速率在pH 8.1和6.8之间没有显著差异,pH 5.5培养条件下显著降低;最大电子传递速率在pH 6.8时最大,在pH 5.5时最低。以上结果说明,高浓度CO2引起的海水酸化显著地影响着小珊瑚藻的光合和钙化过程,不同的酸化程度下,藻体的光合、钙化反应不同,在较强的酸化程度下(pH 5.5),藻体的光合和钙化过程都将受到强烈的抑制,这些结果为认识CO2海底封存渗漏危险对海洋钙化藻类的可能影响提供了理论参考。

关键词： CO2 海水酸化小珊瑚藻光合作用钙化作用快速光反应曲线

寒武系张夏组树形石中的钙化蓝细菌——以山东淄博峨庄镇后紫峪剖面为例

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沉积与特提斯地质 2024年第2期44卷 339-350页

作者：王璇梅朝佳李忠日中国地质大学地球科学学院湖北武汉430074 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 中国海洋石油国际有限公司海外技术支持中心北京100028 朝鲜国家科学院地质学研究所平壤3812100

山东淄博峨庄镇后紫峪剖面寒武系张夏组顶部发育树形石,根据宏观露头岩性变化所反映的沉积相特征,研究区张夏组层序可以划分为三个四级亚层序。随着微生物影响树形石的形成过程的证据不断丰富,广为接受的“CCM机制引发蓝细菌鞘钙化作用... 详细信息

山东淄博峨庄镇后紫峪剖面寒武系张夏组顶部发育树形石,根据宏观露头岩性变化所反映的沉积相特征,研究区张夏组层序可以划分为三个四级亚层序。随着微生物影响树形石的形成过程的证据不断丰富,广为接受的“CCM机制引发蓝细菌鞘钙化作用”的观点正不断受到挑战。本文通过野外勘探采样、室内薄片分析相结合的方式,镜下识别刻画树形石的组构,并与现代实例进行类比进而分析其成因机制。树形石的主要组构为暗色泥晶基质、亮晶方解石胶结物和碎屑颗粒,显微镜下显示,树形石内部发育钙化蓝细菌生物化石,包括附枝菌(Epiphyton)、基座菌(Hedstroemia)、肾形菌(Renalcis),还可见孢网菌(Bacinella)、石松藻(Lithocodium)状组构。通过对研究区树形石中多种类型钙化蓝细菌和钙化蓝细菌微生物膜钙化残余物质的研究,为树形石内钙化微生物多样性做出了较为翔实的补充,明确了树形石是附枝菌等蓝细菌主导的微生物膜或微生物席钙化作用的产物,其中胞外聚合物(EPS)在树形石的发育和矿物沉淀过程中起关键作用,为树形石的“微生物影响成因”提供了一个典型实例。

关键词：钙化蓝细菌树形石钙化作用后紫峪剖面山东

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硅藻介导钙化影响海洋生物泵的机理研究

中国科学:地球科学 2024年

作者：潘依雯李逸凡陈镇东江宗培蔡卫君沈蕴文丁泽晟陈麒先邸雅楠樊炜朱陈霸陈鹰浙江大学海洋学院浙江大学海南研究院台湾中山大学海洋学系 School of Marine Science and Policy University of Delaware~Newark DE 19716USA 厦门大学碳中和创新研究中心

作为海洋活动中主要的参与者,硅质硅藻约占初级生产和颗粒有机碳输出通量的40%.目前普遍认为,由硅藻的分布变化引起的碳通量变化可导致明显的气候变化.尽管硅藻驱动的碳封存途径已经基本确立,但目前尚无关于海洋硅藻诱导CaCO3沉淀析出... 详细信息

作为海洋活动中主要的参与者,硅质硅藻约占初级生产和颗粒有机碳输出通量的40%.目前普遍认为,由硅藻的分布变化引起的碳通量变化可导致明显的气候变化.尽管硅藻驱动的碳封存途径已经基本确立,但目前尚无关于海洋硅藻诱导CaCO3沉淀析出的文献报道.本文介绍了中肋骨条藻（Skeletonema costatum）在光合作用下促进文石碳酸钙从人工和天然海水中析出的具体实验证据.通过对细胞表面利用pH微电极和Zeta电位的直接测量,明确了中肋骨条藻通过创造高浓度的碳酸根离子(CO32–)和钙离子(Ca2+)的特定微环境,并通过对被吸附的Ca2+的去水合作用,来实现在藻细胞表面对CaCO3的介导析出.这种促进机制说明硅藻介导的钙化现象可能真实地发生在海洋中.在东海中肋骨条藻藻华期间,我们检测到总碱度（Total alkatinity, TA）偏离保守性TA-盐度混合,出现显著降低的现象.加上在其他海域报道的藻华期间类似的TA偏离保守混合的现象,进一步证实了硅藻介导的钙化现象可能真实发生在海洋中这一推断.该新发现的钙化途径建立了无机碳和有机碳通量间的新联系,有助于重新评估海洋碳输出通量和海洋CO2封存效率.本文的发现,可能对于评估海洋碳循环和预计未来海洋酸化的潜在影响具有重要的意义.

关键词：硅藻藻华中肋骨条藻钙化作用生物碳泵反碳酸盐泵

海洋酸化没有显著影响成体鹿角杯形珊瑚的钙化作用和光合能力

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海洋学报 2015年第10期37卷 59-68页

作者：郑新庆郭富雯刘昕明林荣澄周治东施晓峰国家海洋局第三海洋研究所福建厦门361005 台湾海洋生物博物馆台湾屏东90001 广西壮族自治区海洋研究院广西南宁530022 福建海洋研究所福建厦门361005

工业革命以来,人类活动释放的大量CO2进入大气层,不仅产生严重的温室效应,也使得全球海洋出现酸化的现象。造礁珊瑚被认为是受海水酸化影响最大的类群。本研究以鹿角杯形珊瑚（Pocillopora damicornis）为研究对象,通过气体交换法模拟... 详细信息

工业革命以来,人类活动释放的大量CO2进入大气层,不仅产生严重的温室效应,也使得全球海洋出现酸化的现象。造礁珊瑚被认为是受海水酸化影响最大的类群。本研究以鹿角杯形珊瑚（Pocillopora damicornis）为研究对象,通过气体交换法模拟未来的酸化环境（2100年）研究鹿角杯形珊瑚的钙化率和光合能力（Fv/Fm）对酸化的响应。实验设置两个pH组（分别为7.8和8.1）,自然光下进行4周的实验,水温控制在（27.5±1）℃。由于珊瑚等生物的代谢过程（主要是呼吸作用）,实验系统的pH昼夜变化显著,酸化处理组和对照组的pH分别介于7.69~7.91和7.99~8.29。鹿角杯形珊瑚的生长率介于1.15%~2.09%/周,酸化对鹿角杯形珊瑚的钙化率和光合效率没有显著的影响,鹿角杯形珊瑚对酸化的敏感度低。对比历史研究数据,本研究的结果进一步表明酸化对造礁珊瑚的影响存在种的特异性。推测鹿角杯形珊瑚对酸化的抗性可能与该珊瑚在有光的条件下能够利用HCO-3以及能够上调钙化位点的pH有关。这种特异性的pH缓冲能力使得珊瑚能维持钙化位点钙质基质高的文石饱和度（Ωarag）,因此能以小的额外能耗提高造礁珊瑚的钙化率。

关键词：鹿角杯形珊瑚酸化珊瑚礁钙化作用 Fv/Fm

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蓝细菌钙化作用

地质科技情报 2017年第2期36卷 112-118页

作者：贡云云中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

蓝细菌钙化作用,是一种主要通过光合作用吸收CO_2和HCO_3^-并产生鞘内的pH值变化来实现诱导碳酸盐矿物沉淀的重要机制。蓝细菌钙化产物是那些谜一样的化石,如葛万菌、附枝菌、肾形菌。钙化蓝细菌化石的地史分布表明,蓝细菌钙化作用与海... 详细信息

蓝细菌钙化作用,是一种主要通过光合作用吸收CO_2和HCO_3^-并产生鞘内的pH值变化来实现诱导碳酸盐矿物沉淀的重要机制。蓝细菌钙化产物是那些谜一样的化石,如葛万菌、附枝菌、肾形菌。钙化蓝细菌化石的地史分布表明,蓝细菌钙化作用与海水化学条件及大气圈CO_2和O_2含量的长时间变化存在着成因联系,从而成为重要的生物沉积现象。多年的研究表明,当p(CO_2)分压下降到10PAL(present atomosphere level)以下及p(O_2)分压上升时,诱导了蓝细菌鞘内二氧化碳浓缩机制(CCMs)的形成。CCMs促进的活体内鞘的钙化作用,与大气圈的CO_2浓度有着直接的生态生理学联系。在1.2Ga最早的活体内钙化蓝细菌鞘可能反映了CCMs相对早期的起源。追逐蓝细菌钙化作用,不但拓宽了沉积学的研究范畴,也为了解那些谜一样的钙化化石的生物亲和性提供一些新的理念和思考途径。

关键词：蓝细菌钙化作用二氧化碳浓缩机制碳酸盐沉淀

南海ODP1143站晚中新世以来颗石形态变化及其钙化作用

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微体古生物学报 2020年第3期37卷 278-284页

作者：马晓旭金晓波张洪瑞马瑞罡祝幼华刘传联同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092 现代古生物学和地层学国家重点实验室中国科学院南京地质古生物研究所和生物演化与环境卓越创新中心南京210008

对南海ODP1143站约9 Ma以来颗石形态变化进行了测量分析,并借此讨论了颗石藻的钙化作用及其环境控制因素。结果显示,无论是颗石形态和钙化作用均存在4个明显的变化阶段:8.9-6 Ma,4-3 Ma,2-1 Ma和1-0 Ma。其中在8.9-6 Ma期间,颗石形态学... 详细信息

对南海ODP1143站约9 Ma以来颗石形态变化进行了测量分析,并借此讨论了颗石藻的钙化作用及其环境控制因素。结果显示,无论是颗石形态和钙化作用均存在4个明显的变化阶段:8.9-6 Ma,4-3 Ma,2-1 Ma和1-0 Ma。其中在8.9-6 Ma期间,颗石形态学参数包括长度、厚度和重量所指示的钙化作用较强,6 Ma时颗石的长度达到最高,但厚度和重量均较低。随后颗石的三个形态学参数均逐渐升高,但在4 Ma时降至最低。三个形态学参数在2 Ma时存在波动,1Ma以来钙化作用加强。晚中新世以来颗石藻钙化作用的变化主要受大气CO2浓度的影响,同时,颗石藻属种演化也可能是影响钙化作用的因素。

关键词：颗石形态钙化作用晚中新世 ODP1143站南海

CO_2加富对颗石藻Emiliania huxleyi生长及钙化作用的影响

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海洋环境科学 2013年第2期32卷 249-253页

作者：蔡小霞潘建明张海娜于培松国家海洋局第二海洋研究所国家海洋局海洋生态系统与生物地球化学重点实验室浙江杭州310012

在3个不同的CO2气体浓度(380×10-6、2 000×10-6和10 000×10-6)条件下培养颗石藻Emiliania huxleyi,观察并测定了培养体系的碳酸盐系统参数以及藻细胞的生长与钙化的各参数,比较研究了不同浓度的CO2加富对颗石藻培养的影响。结果表明,... 详细信息

在3个不同的CO2气体浓度(380×10-6、2 000×10-6和10 000×10-6)条件下培养颗石藻Emiliania huxleyi,观察并测定了培养体系的碳酸盐系统参数以及藻细胞的生长与钙化的各参数,比较研究了不同浓度的CO2加富对颗石藻培养的影响。结果表明,380×10-6组(参照组)的pH稳定在8.2左右,而2 000×10-6组降至7.7,10 000×10-6组则低至7.1。与参照组相比,2 000×10-6组的DIC浓度无明显升高,大致为1 900μmol/L,而10 000×10-6组则明显高于前两组,CO2加富对TA浓度变化的影响不显著。380×10-6、2 000×10-6和10 000×10-6三组的平均比生长速率分别为0.27 d-1、0.31 d-1和0.13 d-1,2 000×10-6组的细胞生长最快,而10 000×10-6组最慢,基本处于停滞状态。380×10-6组细胞表面有少数颗石粒,2 000×10-6组的藻细胞生物量和钙化作用显著提高,细胞表面的颗石粒数量较多,而10 000×10-6组的钙化则受到抑制,没有颗石粒。三组的细胞无机与有机成分比分别为0.39∶1、0.84∶1、0.2∶1。

关键词：海水酸化 CO2加富颗石藻钙化作用

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海水酸化对珊瑚藻生长和钙化作用的影响

广东海洋大学学报 2021年第3期41卷 67-73页

作者：聂磊谢子强彭丹深圳信息职业技术学院环境工程学院广东深圳518268 广东海洋大学深圳研究院广东深圳518120

【目的】比较分析壳状和枝状珊瑚藻在海水酸化作用下的生长与生理能力变化。【方法】通过颗粒有机碳含量分析等技术,测定壳状珊瑚藻拟中叶藻(Mesophyllum simulans)和枝状叉节藻(Amphiroa ephedraea)的钙化固碳速率(Cn)和光合固碳速率(P... 详细信息

【目的】比较分析壳状和枝状珊瑚藻在海水酸化作用下的生长与生理能力变化。【方法】通过颗粒有机碳含量分析等技术,测定壳状珊瑚藻拟中叶藻(Mesophyllum simulans)和枝状叉节藻(Amphiroa ephedraea)的钙化固碳速率(Cn)和光合固碳速率(Pn),进而分析珊瑚藻钙化和光合能力变化。【结果】海水酸化提升了珊瑚藻的光合固碳速率,叉节藻的光合固碳速率在pH 7.4海水处理下较对照升高了26.52%,拟中叶藻较对照升高了31.11%。酸化海水降低珊瑚藻的碳酸酐酶(CA)活力,导致光合色素叶绿素(Chl a)和藻红蛋白(PE)含量下降,类胡萝卜素(Car)含量有所上升。海水CO2浓度升高处理明显降低珊瑚藻钙化固碳速率,经90 d的海水pH值7.4酸性环境处理,叉节藻钙化表现为负值[(-0.52±0.07)mg·g^(-1)·h^(-1)],钙化量与有机物之比PIC/POC也随之下降,进而影响生长。【结论】海水酸化对于壳状及枝状珊瑚藻的生长、光合色素积累、碳酸酐酶活性以及钙化固碳能力的影响存在差异。壳状珊瑚藻在海水酸化下的钙化生理指标和生长数值变化幅度不明显,但相对差异更为显著。鉴于壳状珊瑚藻在生物礁营造过程中的重要作用,海水酸化因影响壳状珊瑚藻钙化生理,从而对生物礁系统产生深刻的影响。

关键词：海水酸化壳状珊瑚藻生理特性钙化作用

豫西寒武纪微生物碳酸盐岩中蓝细菌的钙化作用

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豫西寒武纪微生物碳酸盐岩中蓝细菌的钙化作用

作者：张喜洋河南理工大学

学位级别：硕士

豫西寒武系微生物岩中发现两种蓝细菌化石,葛万菌(Girvanella)、附枝菌(Epiphyton)。本文对葛万菌和附枝菌的形态特征、矿物组成及其钙化机理等方面进行了深入研究,对两种蓝细菌进行了细胞结构的重建,阐明了其钙化过程,区分出生物矿物,... 详细信息

豫西寒武系微生物岩中发现两种蓝细菌化石,葛万菌(Girvanella)、附枝菌(Epiphyton)。本文对葛万菌和附枝菌的形态特征、矿物组成及其钙化机理等方面进行了深入研究,对两种蓝细菌进行了细胞结构的重建,阐明了其钙化过程,区分出生物矿物,为显生宙初期第一次“蓝细菌钙化作用幕”的研究提供佐证。葛万菌化石由管壁和管芯两部分组成。单管弯曲不分叉,菌体之间相互缠绕。管芯为圆柱状方解石,直径10–20μm,长度50-200μm不等。管壁由直径1–2μm沿径向放射排列的粒状或短柱状方解石组成。管壁方解石为葛万菌光合作用诱导产生的生物矿物;管芯矿物为成岩产物。据此,建立葛万菌细胞结构:细胞列和外面包被的胶鞘(EPS),在两者之间有一层坚韧的细胞壁。附枝菌的定义描述的是球状蓝细菌集合体组成的囊状结构以及由囊状结构组成的树枝状结构。囊由数个蓝细菌细胞及其胞外聚合物EPS组成,直径15-60μm。在体视显微镜下球形囊状结构和枝状体呈棕色散布在黑色斑块中。偏光显微镜下囊状结构边缘色深,内部色浅,枝状体二分支。电子显微镜下可见长方体和球形囊状结构垂相堆叠形成枝状体。每个囊由沸石化的外壁和内部圈闭的方解石组成。外壁通常厚1-5μm,层状或放射状。内部圈闭的方解石中有直径1-4μm的坑,这些坑是降解的球状蓝细菌。坑周边的方解石由微生物诱导产生。诱导过程可分为光合作用过程和异养细菌诱导过程。蓝细菌通过二氧化碳浓缩机制,利用溶解在水中的碳酸氢根离子进行光合作用,并产生OH。OH与水中的碳酸氢根反应产生大量碳酸根离子。蓝细菌死亡后,细胞溶解素降解EPS,使得其上吸附的Ca被释放,与Ca结合形成碳酸钙沉淀。这个过程发生在EPS上,因而受到了EPS上生物大分子排列方式的影响。葛万菌的EPS中吸附钙离子的生物大分子排列规则有序,形成的方解石沉淀呈规则的粒状。附枝菌的EPS中生物大分子排列紧密且无序,EPS钙化成致密方解石。附枝菌EPS的钙化还可由异养细菌在附枝菌死亡之后通过硫酸盐还原作用产生。异养细菌将SO还原的过程中产生大量OH,促进沉淀的产生。此时还未降解的EPS为碳酸钙的成核提供点位。而Ca则是由异养细菌细胞溶素导致EPS溶解释放出来。

关键词：葛万菌附枝菌钙化作用寒武系豫西