南海東北部分粒級葉綠素a和超微型光合生物的周日變化

姜歆，黃良民，譚燁輝，李佳俊，柯志新，趙春宇

（1.中國科學(xué)院南海海洋研究所中國科學(xué)院熱帶海洋生物資源與生態(tài)重點實驗室，廣東廣州510301；2.廣東省應(yīng)用海洋生物學(xué)重點實驗室，廣東廣州510301；3.中國科學(xué)院大學(xué)，北京100049）

南海東北部分粒級葉綠素a和超微型光合生物的周日變化

姜歆1，2，3，黃良民1，2，3，譚燁輝1，2，李佳俊1，2，3，柯志新1，2，趙春宇1，2，3

（1.中國科學(xué)院南海海洋研究所中國科學(xué)院熱帶海洋生物資源與生態(tài)重點實驗室，廣東廣州510301；2.廣東省應(yīng)用海洋生物學(xué)重點實驗室，廣東廣州510301；3.中國科學(xué)院大學(xué)，北京100049）

分別于2014年春、秋和2015年夏3個季節(jié)對南海東北部A站位（118°E，21.5°N）分粒級葉綠素a濃度和超微型光合生物（原綠球藻、聚球藻和超微型真核藻類）細(xì)胞豐度的晝夜變化進(jìn)行了24 h時間序列連續(xù)觀測和分析。通過萃取熒光法分析葉綠素a濃度，發(fā)現(xiàn)葉綠素a濃度呈現(xiàn)明顯的晝夜變化，春季正午最高，秋季和夏季基本變化趨勢為白天升高，夜晚降低；而因夏季中午的光抑制作用，葉綠素a的濃度相對較低。超微型光合生物（0.2～3 μm）對總?cè)~綠素a的貢獻(xiàn)最高（＞71.49%），小型浮游植物（＞20 μm）貢獻(xiàn)率最低（＜10.41%）。通過流式細(xì)胞技術(shù)檢測到3個超微型光合生物類群；其中，原綠球藻為優(yōu)勢類群，最大細(xì)胞豐度達(dá)1.05×105cells/mL，其次是聚球藻，超微型真核藻類的細(xì)胞豐度最低，但由于其單位細(xì)胞內(nèi)的葉綠素a含量高，所以可能對葉綠素a的貢獻(xiàn)最大。聚球藻豐度基本上白天下降，傍晚到午夜上升；秋季和夏季，超微型真核藻類的豐度白天高，夜晚低，而春季則相反；原綠球藻在秋季和春季的晝夜變化規(guī)律和超微型真核藻類相似。在多種因素共同影響下，光照是調(diào)控葉綠素a濃度和超微型光合生物豐度晝夜變化的一個關(guān)鍵因素。季節(jié)變化上，原綠球藻的細(xì)胞豐度季節(jié)間沒有統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05），聚球藻的季節(jié)變化為秋＞夏＞春，超微型真核藻類的季節(jié)變化規(guī)律和聚球藻相反。

分粒級葉綠素a；超微型光合生物；晝夜變化；季節(jié)變化；南海東北部

葉綠素a（chlorophyll a，Chl a）是浮游植物進(jìn)行光合作用的主要色素，也是海洋浮游植物現(xiàn)存量的一個通用指標(biāo)。根據(jù)粒徑譜，粒徑為0.2～2 μm（或3 μm）的浮游植物被稱為超微型光合生物（picophytoplankton）（Sieburth et al，1978），是迄今發(fā)現(xiàn)最小的一類光合自養(yǎng)生物。超微型光合生物在世界各個海域中廣泛存在，包括超微型真核藻類（picoeukaryotes，Euk）以及兩類藍(lán)藻——原綠球藻（Prochlorococcus，Pro）和聚球藻（Synechococcus，Syn）。它們碳氮利用效率高，尤其在寡營養(yǎng)海區(qū)豐度高（Raven，1998），是海洋生態(tài)系統(tǒng)Chl a和初級生產(chǎn)力的重要貢獻(xiàn)者，在南海貢獻(xiàn)率大于50%（Huang et al，1999）。同時，超微型光合生物在生物泵（Richardson et al，2007）和微食物環(huán)（Joint，1986；張武昌等，2016）中也發(fā)揮著不可或缺的作用。

大部分浮游植物存在晝夜波動現(xiàn)象，例如，在西北地中海冬季Syn和Euk從黎明到傍晚生長（Jacquet et al，1998；2002）。浮游植物的晝夜波動受到多種因素的影響，包括：理化因素，如潮汐（王磊等，2013）、光照（Bratbak et al，2011；Mitbavkar et al，2015；Six et al，2007）、濁度（Lefort et al，2013；李云等，2011）、營養(yǎng)鹽（Liu et al，2011）等；生物因素，如攝食（Dolan et al，1999；Tsai et al，2012；2015）、病毒裂解（Tsai et al，2012；2015）；以及基因因素等。其中，光照被認(rèn)為是影響浮游植物晝夜波動最關(guān)鍵的因子（Bratbak et al，2011；Mitbavkar et al，2015；Six et al，2007），例如，Syn細(xì)胞周期與光周期一致，由基因“時鐘”控制（Jacquet et al，2002；Llabres et al，2011）。浮游植物周期性的波動表明，細(xì)胞生長和分裂與被攝食和裂解相平衡，維持了群落的相對穩(wěn)定性（Landry et al，1995）。

南海是西太平洋最大的半封閉邊緣海，常年受東亞季風(fēng)驅(qū)動的環(huán)流影響。南海東北部地形復(fù)雜，受珠江淡水輸入、沿岸流、上升流、黑潮分支入侵和渦旋等物理現(xiàn)象影響。該區(qū)域的太陽輻射、溫度、營養(yǎng)鹽和物理過程季節(jié)變化明顯。近年來，關(guān)于南海東北部超微型光合生物的晝夜波動已開展了廣泛研究，都集中在近岸海域，研究表明：降水是影響大亞灣Syn和Euk晝夜波動的關(guān)鍵因素（Liu et al，2011），原生動物攝食、潮汐和海流性質(zhì)可能共同影響了臺灣海峽、珠江口附近的陸架區(qū)和東沙海域的超微型光合生物的晝夜變化（Cai et al，2007；Huang et al，2002；黃邦欽等，2003）。但在南海寡營養(yǎng)海區(qū)還未見關(guān)于超微型光合生物晝夜變化的報道，其變化機制也尚不清楚。以往對葉綠素的周日變化研究較多（Liu et al，2015；王磊等，2013），但多關(guān)注單個季節(jié)，缺乏季節(jié)間比較研究。本研究在南海東北部海盆區(qū)的一個連續(xù)站，在春、秋和夏3個季節(jié)進(jìn)行連續(xù)觀測，旨在通過分析分粒級Chl a和超微型光合生物的周日波動及季節(jié)差異，討論其時間序列變化的影響因素，為南海東北部微型浮游生物生態(tài)過程研究和生態(tài)動力學(xué)模型的建立提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 采樣站點

搭乘“實驗3”科考船，在南海東北部設(shè)置了A站（118°E、21.5°N，水深約1 433 m）進(jìn)行24 h時間序列定點觀測（圖1）。分別于2014年5月22日（春季）6∶00、10月31日（秋季）6∶00和2015年8月17日（夏季）21∶00開始，至次日同一時刻，每3 h采樣一次，各采樣9次。由附于CTD（Seabird SBE 911）上的8L－Niskin采水器采集0、25、50、75、100和200 m海水。

圖1 南海東北部連續(xù)站A的位置

1.2 樣品采集與分析

取2 ml海水于凍存管中，設(shè)置3個平行，加入終濃度為2%的過濾甲醛混勻，暗保存15～20 min后置于液氮?；貙嶒炇液螅?0℃保存（Qiu et al，2010）。將冰凍樣品融化后，部分樣品加入YG熒光小球（1 μm；Polysciences）作為內(nèi)參，用流式細(xì)胞儀（Accuri C6，Becton－Dickson，488nm和640nm激發(fā)）分析。通過側(cè)向角信號（SSC）、橙色熒光（FL2，585±40 nm）和紅色熒光（FL3，＞670nm；FL4，675±25 nm）的雙參數(shù)圖來劃分超微型浮游生物的3個類群并計數(shù)（焦念志，2006；Jiang et al，2017）。類群劃分的依據(jù)如圖2：Syn有橙色熒光；Euk只有較強的紅色熒光而無橙色熒光；Pro只有較弱的紅色熒光。通過FL3信號，Pro因與背景噪音重合無法劃分（GérikasRibeiro et al，2016），會大大低估Pro的豐度，而通過FL4信號可以較好的區(qū)分Pro和噪音。對于用FL4信號Pro仍然與噪音有部分重疊的表層和25 m樣品（如圖2），用直方圖中可清晰區(qū)分的一半乘以2得到Pro類群計數(shù)（Jiang et al，2017）。超微型光合生物細(xì)胞豐度為類群計數(shù)除以進(jìn)樣體積。

為了獲得分粒級Chl a的樣品，取海水0.5～1 L依次通過孔徑為20 μm的尼龍膜、3 μm的聚碳酸酯膜（Millipore）和GF/F膜（Whatman），以＞20μm，3～20 μm和0.7～3 μm粒級分別代表micro－、nano－和pico－Chl a，將濾膜置于液氮保存?；貙嶒炇液螅瑢V膜浸入90%丙酮溶液萃取24 h，用葉綠素?zé)晒庥嫞═urnerDesign10AU）測定分粒級Chl a濃度（Parsons et al，1984）。

1.3 數(shù)據(jù)處理

超微型光合生物豐度或Chl a濃度的水柱平均值用梯形積分法（譚激揚等，2013）計算。垂直分布圖用Ocean Data View 4.7（Schlitzer R，http：//odv.awi.de，2015）繪制。t檢驗用SPSS 21.0完成。其他圖形繪制和數(shù)據(jù)分析用Origin 9.2完成。

圖2 超微型光合生物表層樣品的流式細(xì)胞圖

2 結(jié)果

2.1 采樣站位的環(huán)境特征

海水溫鹽呈現(xiàn)波動模式（圖3）。表層溫度夏＞春＞秋，一般是正午時段最高，春季的晝夜溫差最大，為0.95℃；表層鹽度季節(jié)和晝夜變化趨勢和表層溫度相反。垂直波動上，春季15∶00－18∶00在50～75m觀察到溫鹽等值線抬升，呈現(xiàn)低溫高鹽特點，可能是由于深層水的涌升造成的，而在9∶00－12∶00和21∶00溫鹽等值線下沉。秋季，從觀測開始到18∶00－21∶00，溫鹽等值線下沉，隨后抬升。在夏季，8月17日21∶00和18日9∶00－15∶00溫鹽等值線抬升；18日3∶00－6∶00和21∶00下沉。對比3個季節(jié)，秋季海水比春夏季混合得均勻。

A站位3個季節(jié)200m以淺的營養(yǎng)鹽垂直變化各有不同。如圖4，3個季節(jié)0～50 m各種營養(yǎng)鹽濃度都很低，體現(xiàn)出A站位寡營養(yǎng)的特點。對比季節(jié)變化，濃度淺層秋季稍高，50 m以深是春季最高；濃度0～50 m夏季稍高，深層則是春＞秋＞夏；濃度在0 m夏＞春＞秋，50 m以深則是春＞夏＞秋。

圖3 南海東北部A站溫鹽的晝夜變化

圖4 A站位3個季節(jié)營養(yǎng)鹽的垂向變化

2.2 分粒級葉綠素a的季節(jié)和晝夜變化

表層總Chla濃度在春季最低（0.05～0.08μg/L），秋季略高（0.07～0.12μg/L），夏季最高（0.06～0.17μg/L）。Chl a次表層最大值（deep chlorophyll maximum，DCM）深度春季在50 m，而秋季和夏季在75 m，最大值分別為0.51、0.37和0.47 μg/L。200 m水柱平均Chl a濃度季節(jié)間沒有明顯差異（P＞0.05），但秋季的垂直分布更均勻（圖5）。

晝夜變化上，如圖5和6，春季總Chla在12∶00達(dá)到最大值，后逐漸減小并趨于穩(wěn)定（除了在21∶00也觀察到一個峰）。秋季從10月31日9∶00開始總Chl a呈逐漸累積趨勢，在18∶00達(dá)到最大值，而在夜間總Chl a濃度逐漸下降，呈消耗狀態(tài)。夏季總Chl a晝夜波動不大?？偟膩碚f，3個季節(jié)總Chla等值線和溫鹽等值線呈現(xiàn)相同的趨勢，總Chla最大值出現(xiàn)的時刻與溫度最大值吻合（圖3和5）。

3個季節(jié)各粒級Chl a的晝夜變化趨勢和最大值深度與總Chl a基本一致（圖5），不同的是，在夏秋兩季0～25 m總Chl a濃度較低，而micro－和nano－Chl a出現(xiàn)了高值區(qū)。用各粒級Chl a濃度除以總Chl a濃度得出各粒級的貢獻(xiàn)率，發(fā)現(xiàn)3個季節(jié)pico級生物是Chl a濃度的最主要貢獻(xiàn)者，春秋夏的貢獻(xiàn)率為71.49±17.70%、75.31±16.67%和73.20±12.45%，季節(jié)差異不明顯（P＞0.05）。貢獻(xiàn)率其次是微型（nano級）浮游植物（15.82～20.20%），貢獻(xiàn)率最小的為小型（micro級）浮游植物（8.33～10.41%）。

圖5 分粒級葉綠素a濃度（μg L-1）的晝夜變化

2.3 超微型光合生物的季節(jié)和晝夜變化

在A站3個季節(jié)的連續(xù)觀測發(fā)現(xiàn)，Pro是豐度最高的超微型光合生物，其次是Syn，Euk豐度最低，三者觀測到的最大值分別為1.05×105、5.78×104和1.63×104cells/mL。Pro豐度沒有明顯季節(jié)差異（P＞0.05），Syn豐度秋＞夏＞春，Euk豐度春＞夏＞秋。

在表層，Syn夏季豐度（31.81±18.91×103cells/mL）最高，秋季（13.26±3.05×103cells/mL）次之，春季（3.34±1.85×103cells/mL）最低（P＜0.05）。Euk表層豐度的季節(jié)變化規(guī)律和Syn相同，且次表層豐度最大值層深度與DCM吻合。Pro表層豐度較低（0.32～5.03×103cells/mL），3個季節(jié)Pro垂向最大豐度均在75 m，100 m豐度仍很高，達(dá)6.81～50.90×103cells/mL。

超微型光合生物呈現(xiàn)出明顯的晝夜變化特征（圖6和7）。Syn豐度在春季從6∶00開始呈逐漸下降趨勢（9∶00在50 m有個高值點），18∶00后豐度增加并在夜間趨于穩(wěn)定，21∶00－次日0∶00豐度較高；秋季白天Syn豐度下降，6∶00－12∶00在25～50 m為高值區(qū)，15∶00達(dá)到最低后又上升；夏季Syn豐度在0∶00－5∶00表層出現(xiàn)高值點，變化趨勢為夜間逐漸上升，到白天9∶00最高，隨后減小至18∶00最低?？傮w來說，3個季節(jié)白天Syn豐度基本呈下降趨勢，夜晚總體呈上升趨勢。Euk在3個季節(jié)的晝夜變化規(guī)律不同：春季白天豐度稍高于夜間；秋季在傍晚和夜間豐度較高；夏季夜間豐度高于白天。Pro在3個季節(jié)的晝夜變化規(guī)律和Euk相似，不同的是夏季白天和夜間Pro的豐度相差無幾。

從垂直的晝夜變化圖（圖7）上看出，超微型光合生物的3個類群與pico－Chl a的垂直分布和晝夜波動規(guī)律相似。3個類群與pico－Chl a的回歸分析（圖8）表明，Euk和pico－Chl a的線性關(guān)系最強，r≥0.849（P＜0.001）。相比于Euk，Syn和Pro與pico－Chl a的線性關(guān)系則相對較弱。

圖6 葉綠素a濃度和超微型光合生物豐度200 m水柱平均值的晝夜變化

圖7 超微型光合生物豐度（×103cells mL-1）的晝夜變化。疊加的白色等值線代表pico-Chl a/μgL-1

圖8 超微型光合生物豐度與pico-Chl a濃度的回歸分析

3 討論

3.1 葉綠素a和超微型光合生物的晝夜變化

在南海東北部A站位，總Chl a呈現(xiàn)明顯的晝夜變化。春季在正午溫度較高、光照最強時，總Chl a濃度出現(xiàn)峰值，是因為藻細(xì)胞此時最活躍；秋季和夏季總Chl a濃度基本是在白天增加，在夜晚逐漸減小，說明光照有利于Chl a的積累（Liu et al，2015）。夏季9∶00-12∶00總Chl a濃度下降，是因為夏季正午光照太強，產(chǎn)生了光抑制作用。夏季21∶00，50 m水層的總Chl a也出現(xiàn)了高值，主要是因為超微型光合生物的高細(xì)胞豐度（圖7）。

本文測定超微型光合生物的豐度，使用的BD Accuri C6流式細(xì)胞儀存在靈敏度低的缺陷（Gérikas Ribeiro et al，2016）。針對這個問題，采用兩種彌補辦法，一是用FL2-FL4流式細(xì)胞圖，二是直方圖校正。用上述方法得出的結(jié)果和BD FACSCalibur流式細(xì)胞儀的結(jié)果做過對比，可以在南海東北部大致彌補這個缺陷（Jiang et al，2017），但在其他海域是否能大致彌補，還需要進(jìn)一步探討。為了謹(jǐn)慎起見，避免誤導(dǎo)讀者，需要說明本文表層Pro數(shù)據(jù)的參考價值不大。在今后的流式細(xì)胞分析中，如果要分析Pro，建議不要使用Accuri C6，而使用靈敏度較高的機型，如FACSCalibur和FACSCanto。本研究用Accuri C6可以將Syn與背景噪音完全分開，對于Gérikas Ribeiro等（2016）得出的Accuri C6低估Syn豐度的結(jié)論，本文并未觀察到。

超微型光合生物的晝夜變化受到多種因素的影響，其中，光照被認(rèn)為是一個至關(guān)重要的因素（Bratbak et al，2011；Mitbavkar et al，2015）。一方面，光照促進(jìn)藻細(xì)胞生長繁殖和葉綠素的形成，另一方面，強光使細(xì)胞DNA損傷的風(fēng)險加大（Six et al，2007）。本研究發(fā)現(xiàn)，Syn豐度在3個季節(jié)基本呈現(xiàn)白天下降，傍晚到午夜上升的趨勢，說明Syn在夜晚生長速率大于死亡速率，而白天生長速率小于死亡速率，這種現(xiàn)象曾被報道（Llabres et al，2011；Tsai et al，2005）。已有研究表明，Syn的死亡細(xì)胞比例在白天不斷增加，以黃昏時最高（Llabres et al，2011），這是因為紫外線造成的細(xì)胞DNA損傷在白天不斷累積（Boelen et al，2002）。黃昏時雖然Syn豐度最低，但其細(xì)胞分裂能力最強（Campbell et al，1986；Dolan et al，1999；Lefort et al，2013）。夜晚，Syn死亡細(xì)胞比例不斷下降，而位于G1期的細(xì)胞（代表剛分裂完成的新細(xì)胞）比例不斷增多（Llabres et al，2011），所以在午夜左右Syn豐度達(dá)到最高（Campbell et al，1986；Tsai et al，2005）。在白天也觀察到Syn細(xì)胞豐度的高值，如秋季6∶00－12∶00在25～50 m，夏季6∶00－15∶00的表層，是由于夜晚豐度的暫時累積造成。

在A站位，Pro的細(xì)胞豐度在秋季白天高，夜晚低，春季則相反，夏季白天和夜晚相差無幾。有研究表明Pro的晝夜變化規(guī)律和Syn相似，只是分裂和死亡的高峰期有時間先后差別（Jacquet et al，2001；Llabres et al，2011；Vaulot et al，1999）。本文研究顯示Pro和Syn部分時段的變化規(guī)律相似，如春季15∶00－次日0∶00（r=0.95，P＜0.05），秋季12∶00－次日6∶00（r=0.81，P＜0.05），夏季0∶00－次日9∶00及15∶00－21∶00（r=0.77，P＜0.05）（圖6），在其他時間段二者的變化規(guī)律不同，說明還有其他的因素也起了關(guān)鍵作用，如浮游動物的選擇性攝食等（Christaki et al，1999），但一般認(rèn)為，在外海，病毒的裂解作用不明顯（Huang et al，2002）。

光照對Syn和Pro的影響在室內(nèi)純培養(yǎng)實驗中也早有證實。光照是調(diào)節(jié)Syn WH8101細(xì)胞生長分裂與DNA復(fù)制的關(guān)鍵因素之一（Binder，2000），Pro細(xì)胞周期相關(guān)基因的表達(dá)也受光照調(diào)控（Holtzendorff et al，2001；Jacquet et al，2001）。Syn和Pro都有多種生態(tài)型，不同生態(tài)型的光適應(yīng)和光修復(fù)能力各有不同，得以適應(yīng)海洋中復(fù)雜多變的環(huán)境（Six et al，2007），這也是它們在世界范圍海域廣泛分布的一個重要原因。

本研究發(fā)現(xiàn)，Euk和Pro的晝夜變化規(guī)律相似，推測兩者可能受相同因子控制。Euk包含很多門類，包括綠藻門、不等鞭毛門、隱藻門、定鞭藻門和Alveolates等的10多個綱（寧修仁，1997；鐘瑜等，2008），Euk豐度的季節(jié)差異反映出季節(jié)間存在著群落的演替（Chen et al，2011）。Euk豐度在秋季和夏季都是夜間較高，而在春季則是白天較高，說明秋季和夏季Euk的群落組成可能相似，而與春季差異很大。因此，對Euk的群落結(jié)構(gòu)組成需要進(jìn)一步的深入研究。

在光照影響的基礎(chǔ)上，本研究還觀察到Chl a和超微型光合生物的3個類群的垂向波動與溫、鹽等值線呈現(xiàn)相同的趨勢，在春季和秋季的DCM層，Chl a、超微型光合生物與溫度都呈顯著相關(guān)（P＜0.05），說明潮汐混合和垂向流等物理過程對它們的晝夜波動也有重要影響（王磊等，2013）。生物因素也不可忽略。在晝夜波動上，Syn和Euk在春季出現(xiàn)“此消彼長”的現(xiàn)象，12∶00－18∶00時段，Syn豐度較低，Euk豐度較高，而在其他時間段，Syn豐度較高，Euk豐度較低，這是因為Syn和Euk的最大值都在50 m，50 m的營養(yǎng)鹽濃度很低，尤其是濃度接近檢測限（圖3），所以Euk和Syn可能產(chǎn)生競爭，在50 m二者的豐度呈顯著負(fù)相關(guān)（r=－0.48，P＜0.05）。在夏季和秋季，二者的生態(tài)位出現(xiàn)分化，最大值深度不同，所以晝夜垂直變化上競爭不明顯。此外，浮游動物（纖毛蟲、鞭毛蟲等）的攝食也是影響超微型光合生物晝夜變化的關(guān)鍵因素。Tsai等（2015）認(rèn)為，Syn被微型異養(yǎng)鞭毛蟲（nanoflagellate）攝食速率以及被病毒裂解速率夜晚高于白天，抵消掉一部分Syn在夜晚的高分裂速度，以維持動態(tài)平衡（Tsai et al，2015）。

3.2 葉綠素a和超微型光合生物的季節(jié)變化

A站位于寡營養(yǎng)的南海海盆區(qū)，研究發(fā)現(xiàn)，Pro在3個季節(jié)豐度都最高，數(shù)量級為104～105cells/mL。本研究檢測到的3個類群的豐度和該海區(qū)前人研究結(jié)果接近（Cai et al，2007；Chen et al，2011；Liu et al，2007；Wang et al，2016；樂鳳鳳等，2015；林學(xué)舉，2001；寧修仁等，2003；魏玉秋等，2015；張淵洲等，2015）。歷史研究表明，南海海盆區(qū)秋、冬季Syn和Euk的豐度與Chla濃度高于春、夏季，Pro則相反（Cai et al，2007；Chen et al，2011；Liu et al，2007；樂鳳鳳等，2015）。這是因為10月至翌年3月，東北季風(fēng)盛行，海表面溫度下降，風(fēng)生混合加強，混合層加深，真光層營養(yǎng)鹽濃度增加。但是本文在A站位真光層營養(yǎng)鹽濃度季節(jié)變化規(guī)律和歷史研究不同，說明除了季風(fēng)的影響外，還有其他影響因素，如陸源輸入、渦旋和黑潮入侵等。因此A站位的Chl a濃度和超微型光合生物的季節(jié)變化規(guī)律和歷史觀測結(jié)果不一致。秋季Chl a和超微型光合生物的垂直分布最均勻，是因為秋季海水垂直混合較強。

一般認(rèn)為，Syn和Euk生態(tài)位相似，季節(jié)變化規(guī)律往往相似（Cai et al，2007；Chen et al，2011；Liu et al，2007），但是在本研究中，Syn豐度秋＞夏＞春，Euk季節(jié)變化規(guī)律卻相反，原因可能是兩者存在生態(tài)位的競爭和分化（Somogyi et al，2009；Winder，2009）。3.1提到的兩者在春季晝夜變化上存在的“此起彼伏”現(xiàn)象也是生態(tài)位競爭和分化關(guān)系的體現(xiàn)。Pro豐度夏季最高，是因為高溫對其有促進(jìn)作用，但季節(jié)間沒有統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）。

3.3 不同浮游植物類群對葉綠素a的貢獻(xiàn)差異

本研究的3個季節(jié)，超微型光合生物對總Chl a的貢獻(xiàn)都在71%以上，其次依次是微型和小型浮游植物。已有研究表明，從近岸到外海，pico－Chla/Chl a逐漸增大（Liu et al，2015；Qiu et al，2010），在寡營養(yǎng)海區(qū)，大粒徑的浮游植物競爭力不如小粒徑的浮游植物，超微型光合生物占有重要地位，這是因為它們體積微小，比表面積大（Raven,1998），營養(yǎng)鹽吸收半飽和常數(shù)更低，利于在寡營養(yǎng)海區(qū)快速高效利用低濃度營養(yǎng)鹽。此外，由于基因缺失，Pro不能利用（Moore et al,2002；Rippka et al,2000），但可以通過降低蛋白表達(dá)或者表達(dá)氨基酸較少的蛋白來降低對氮元素的需求（Gilbert et al，2011），高濃度的營養(yǎng)鹽對Pro有毒害作用（Mann et al，2002；Worden et al，2003），所以Pro適宜生活在寡營養(yǎng)海區(qū)。

本研究發(fā)現(xiàn)，Euk最大值層與DCM吻合，且Euk與Chl a的線性關(guān)系很好，暗示Euk可能是pico－Chl a的主要貢獻(xiàn)者。超微型光合生物的3個類群中，Euk雖然豐度通常比Syn和Pro低1～2個數(shù)量級，但Euk往往是Chl a和碳生物量的最大貢獻(xiàn)者（Buitenhuis et al,2012；Grob et al,2007）。這是因為Euk細(xì)胞粒徑大于Syn和Pro，單位細(xì)胞內(nèi)Chl a含量也高；Syn和Pro屬原核類藍(lán)藻，雖然Syn含有Chl a，Pro也含有被修飾的Chl a，但作為藍(lán)藻，Syn和Pro的捕光色素主要是藻膽素，藻膽素的吸收光譜（470～650 nm）位于Chl a兩個吸收高峰（660～665 nm，430 nm）中間的波谷地帶（焦念志，2006）。同時，Euk單位細(xì)胞內(nèi)碳含量遠(yuǎn)超于另外兩類（Euk、Syn和Pro單細(xì)胞碳含量為1 500、115和59 fg C/cell）（Li et al，2001；Zubkov et al,1998），因此Euk對碳生物量的貢獻(xiàn)也最大。

4 結(jié)論

南海東北部分粒級Chl a和超微型光合生物均呈現(xiàn)出明顯的晝夜波動和季節(jié)變化特征。超微型光合生物對總Chl a的貢獻(xiàn)大于71%。Pro是豐度最高的超微型光合生物類群，Syn次之，Euk最低。Chl a濃度和超微型光合生物的豐度晝夜波動受到多種因素的影響，光照是最主要因素。Syn豐度午夜前后最高，傍晚前后最低。秋季和夏季，Euk的豐度白天高，夜晚低，而春季則相反；Pro在秋季和春季的晝夜變化規(guī)律和Euk相似。季節(jié)變化上，Syn豐度變化為秋＞夏＞春，Euk和Syn季節(jié)變化規(guī)律相反，兩者可能存在生態(tài)位競爭和分化。原綠球藻季節(jié)變化不明顯。Euk與pico－Chl a的變化趨勢最接近，Euk可能是pico－Chl a的主要貢獻(xiàn)者。

目前，研究超微型光合生物的短期波動，除了單純用流式細(xì)胞計數(shù)外，流式細(xì)胞法結(jié)合DNA染色定量法區(qū)分細(xì)胞周期則能提供更多的信息，這也是以后的發(fā)展趨勢。此外，對Chl a和超微型光合生物晝夜波動的其他影響因素，如浮游動物的選擇性攝食、病毒的裂解作用，下一步需要深入探討。

致謝：感謝“實驗3”全體成員給予的支持和幫助。向晨暉、周林濱、劉華健參與野外采樣工作，在此一并致謝。

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Diel variations of size-fractionated chlorophyll a and picophytoplankton in the northeastern South China Sea

JIANG Xin1,2,3,HUANG Liang－min1,2,3,TAN Ye－h(huán)ui1,2,LI Jia－jun1,2,3,KE Zhi－xin1,2,ZHAO Chun－yu1,2,3

（1.Key Laboratory of Tropical Marine Bio－resources and Ecology,South China Sea Institute of Oceanology,Chinese Academy of Sciences,Guangzhou 510301,China；2.Guangdong Provincial Key Laboratory of Applied Marine Biology,South China Sea Institute of Oceanology,Chinese Academy of Sciences,Guangzhou 510301,China；3.University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China）

A time－series station（118°E,21.5°N）was assigned to study the seasonal and diurnal variations of size－fractionated chlorophyll a（Chl a）and picophytoplankton（Prochlorococcus,Synechococcus,and picoeukaryotes）in the northeastern South China Sea in spring,autumn 2014 and summer 2015,respectively.Chl a concentration showed remarkable diel variations,with the highest concentration of spring occurred in the midday.In summer and autumn,Chl a concentration generally increased in the daylight and decreased in the nighttime.However,Chl a concentration was low in the midday of summer because ofthe photoinhibition.Picophytoplankton（0.2～3 μm）was the major contributor to the total Chl a（pico－Chl a/total Chl a＞71.49%）,and micro－phytoplankton（＞20 μm）was the minor one（micro－Chl a/total Chl a＜10.41%）.Three groups of picophytoplankton were identified by using flow cytometry.In the three seasons,Prochlorococcus was the most abundant in Station A with the maximum abundance 1.05×105cells/mL,followed by Synechococcus.Picoeukaryotes were the minor group but probably contributed most to Chl a due to the higher cellular Chl a content.Among various factors,light is a key factor to control the diurnal variations of Chl a and picophytoplankton.Synechococcus abundance generally decreased during the day and increased from dusk to midnight.Higher abundance of picoeukaryotes occurred during the day and the lower occurred during the night in autumn and summer.An opposite diel variation was observed in spring for picoeukaryotes.The diel variation of Prochlorococcus was similar to picoeukaryotes in spring and autumn.There was no statistical difference of Prochlorococcus abundance between seasons（P＞0.05）.The abundance of Synechococcus was the highest inautumn,followed by summer and spring,while the seasonal variation of picoeukaryotes was opposite to that of Synechococcus.

size－fractionated chlorophyll a;picophytoplankton;diel variation;seasonal comparison;northeastern South China Sea

Q178.1；P735

A

1001－6932（2017）06－0689－11

10.11840/j.issn.1001-6392.2017.06.012

2016－12－15；

2017－04－27

中國科學(xué)院海洋專項（XDA11020305）；國家自然科學(xué)基金（41130855）。

姜歆（1991－），博士研究生，主要從事海洋生態(tài)學(xué)研究。電子郵箱：jiangxin12@mails.ucas.ac.cn。

黃良民，研究員。電子郵箱：hlm@scsio.ac.cn。

袁澤軼）