2012年夏季水團(tuán)輸送對挪威-格陵蘭海營養(yǎng)鹽及浮游植物群落結(jié)構(gòu)的影響

辜帆 金海燕 莊燕培 張揚(yáng) 盧勇 王斌 陳建芳

(國家海洋局海洋生態(tài)系統(tǒng)和生物地球化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,國家海洋局第二海洋研究所,浙江 杭州 310012)

0 引言

營養(yǎng)鹽作為海洋生物生長不可缺少的微量元素,是海洋初級生產(chǎn)力和食物鏈的物質(zhì)基礎(chǔ),其分布受海流搬運(yùn)及一系列海洋生物地球化學(xué)過程的影響。營養(yǎng)鹽的含量與海洋生物的活動有非常密切的聯(lián)系,Redfield提出生物在吸收這些元素時是按比例進(jìn)行的(N∶P∶Si=16∶1∶16)[1],浮游植物生長所需無機(jī)氮、磷酸鹽、硅酸鹽的最低閾值為1.0 μmol·L–1、0.1 μmol·L–1、2.0 μmol·L–1[2]。通常對光輻射和營養(yǎng)鹽的競爭是浮游植物演替的主要驅(qū)動力[3]。營養(yǎng)鹽要素對浮游植物的群落組成結(jié)構(gòu)具有明顯的影響作用。上升流富營養(yǎng)區(qū)域主要由粒徑較大的小型浮游植物(如硅藻)占據(jù)著,而微微型浮游植物則是寡營養(yǎng)海區(qū)主要的群落組成[4]。

格陵蘭海和挪威海位于北大西洋高緯區(qū)域,是北冰洋與大西洋的主要物質(zhì)和能量交換通道,同時也是大西洋深層水形成的源頭[5-6]。氣候變暖加速了格陵蘭冰蓋融化,加大了對大西洋的淡水注入[7-8],深層海水呈現(xiàn)淡化的趨勢,有可能影響大洋傳送帶,對全球氣候變化產(chǎn)生影響[8]。同時北歐海特殊的冷暖流交匯的海洋環(huán)境也造成了北歐海區(qū)域的營養(yǎng)鹽分布的差異,原先在不同水體中的浮游生物及魚類也會在鋒面聚集,甚至對漁業(yè)資源造成影響[9]。浮游植物通過光合作用,將無機(jī)碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳,并通過食物網(wǎng)向更高營養(yǎng)級傳遞。當(dāng)因環(huán)境變化引起的浮游植物初級生產(chǎn)力增加時,也會引起魚類生產(chǎn)力的增加,其表現(xiàn)為更高的豐度和更快的生長速率[9]。所以了解這一海區(qū)的營養(yǎng)鹽及浮游植物的分布具有重要的意義。

挪威-格陵蘭海區(qū)域主要受兩大流系的影響,一是溫暖高鹽的大西洋入流,二是低溫低鹽的極地水[10-11],其營養(yǎng)鹽的分布在各個不同的水團(tuán)中具有明顯的差異,同時各個季節(jié)混合層深度的變化與浮游植物的分布和生產(chǎn)力的變化有密切的聯(lián)系[11-15]。因此,不同水團(tuán)對浮游植物群落的分布有不同的影響,研究水團(tuán)輸送對營養(yǎng)鹽及浮游植物群落結(jié)構(gòu)的影響具有重要的意義。浮游植物細(xì)胞內(nèi)具有不同的光合色素種類,含量也不相同。一些浮游植物由于具有其特征色素,可以利用其特征色素的標(biāo)志性來研究和表征浮游植物群落結(jié)構(gòu)[16],利用浮游植物特征色素表征浮游植物群落結(jié)構(gòu)的研究在北極及亞北極區(qū)域也開展了一些工作[17-18],王肖穎等[19]對挪威-格陵蘭海域浮游植物特征色素進(jìn)行了研究,并通過CHEMTAX分析了該海域表層和次表層浮游植物群落組成,但沒有就水團(tuán)輸送對營養(yǎng)鹽及浮游植物群落結(jié)構(gòu)影響進(jìn)行展開分析。本文以挪威-格陵蘭海200 m以淺為研究區(qū)域,使用浮游植物光合色素來指征高緯度海域浮游植物群落組成及空間分布,并分析了區(qū)域營養(yǎng)鹽要素的分布特征,探討水團(tuán)輸送對營養(yǎng)鹽分布及浮游植物群落結(jié)構(gòu)的影響。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查區(qū)域及樣品采集

依托“雪龍”號科考船,于中國第五次北極科學(xué)考察(2012年的6月27日－9月27日)期間,首次在北大西洋挪威海和格陵蘭海區(qū)域進(jìn)行了多學(xué)科綜合調(diào)查,在AT斷面和BB斷面共16個站位進(jìn)行了營養(yǎng)鹽的分析,其中選擇 BB01、BB03、AT07、AT09、AT10五個站位進(jìn)行了光合色素樣品的采集和分析工作,具體站位如圖1所示。

本次調(diào)查海水中所有水樣均用 Sea-Bird SBE9配有的10 L Niskin 采水器采集,通過一根乳膠管用少量水樣沖洗水樣瓶2—3次,采集水樣約500 mL,水樣采集后上層海水立即經(jīng)0.45 μm醋酸纖維膜過濾,分裝。過濾的水樣在0.4℃下冷藏保存,在短時間內(nèi)(< 48 h)使用Skalar營養(yǎng)鹽自動分析儀測定。葉綠素樣品的采集使用ROSETTE采水器,采集按標(biāo)準(zhǔn)層或根據(jù)海區(qū)的真光層深度、躍層分布特點(diǎn)確定采樣深度。色素樣品采集4 L的上層海水,在低照度低壓條件下(< 0.5 atm)使用 Whatman GF/F 膜(φ47 mm,0.7 μm)過濾,濾膜置入凍存管保存于?80℃冰箱。溫度和鹽度數(shù)據(jù)由“雪龍”號科考船的船載CTD得到。

圖1 挪威海和格陵蘭海區(qū)域營養(yǎng)鹽及光合色素采樣站位及上層流場示意圖.綠點(diǎn)表示光合色素采樣站,紅線表示大西洋入流,藍(lán)線表示北冰洋出流Fig.1.Sampling sites of nutrients and pigments and upper layer circulation in Norwegian Sea and Greenland Sea

1.2 樣品分析

1.2.1 營養(yǎng)鹽分析

海水中磷酸鹽、硝酸鹽和硅酸鹽測定采用營養(yǎng)鹽自動分析儀現(xiàn)場測定,其方法分別為磷鉬藍(lán)法、銅鎘柱還原法和硅鉬藍(lán)法。詳見 1999年Grasshoff 等[20]出版的《海水分析方法》(Methods of seawater analysis)及我國《海洋調(diào)查規(guī)范》[21]。本次考察現(xiàn)場測定及試劑配制所用水均為Millipore超純水(18.2 MΩ)。

1.2.2 色素分析

色素分析,將冷凍濾膜以 3 mL 100%甲醇(HPLC級)于?20 ℃冷藏萃取,1 h后超聲30 s(冰浴)并接著萃取 1 h。萃取液濾過 0.2 μm 濾膜保存于CNW棕色瓶,并與四丁基醋酸銨(TBAA,28 mM)1︰1混合進(jìn)樣。色譜系統(tǒng)為Waters 600色譜工作站,色譜柱為 Eclipse XDB C8 柱(150×4.6 mm,3.5 μm),檢測器為Waters 2998多極管陣列檢測器。色素分析參考 Zhuang等[18]的方法,使用梯度淋洗程序?yàn)?(0 min,90%A,10%B),(36 min,5%A,95%B),(41 min,5%A,95%B),(42 min,90%A,10%B),(56 min,90%A,10%B),流速 1 mL·min–1,柱溫 45°C。流動相 A 液為 TBAA(28 mmol·L–1)︰甲醇=30︰70,B液為100%甲醇,檢測波長為450 nm。通過對照色素標(biāo)準(zhǔn)色譜峰保留時間與光譜特性,分別對葉綠素(Chlorophylls)和類蘿卜素(Carotenoids)進(jìn)行定性。使用外標(biāo)法定量,色素標(biāo)準(zhǔn)為已知濃度的液體標(biāo)樣,購自丹麥14C檢測中心(International Agency for14C determination,Danmark)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用CANOCO 4.5軟件對各站位各層浮游植物特征色素和環(huán)境因子進(jìn)行梯度分析,首先將特征色素數(shù)據(jù)進(jìn)行去趨勢對應(yīng)分析(DCA),并根據(jù)DCA分析結(jié)果中各排序軸長度決定排序的模型(如排序軸長度>4,選擇單峰模型; 反之,則選擇線性模型),結(jié)果顯示,排序軸最大梯度長度為 0.983,因此選用冗余分析(RDA)線性模型進(jìn)行分析。

2 結(jié)果

2.1 挪威-格陵蘭海溫鹽及營養(yǎng)鹽分布特征

如圖2所示,AT斷面 200 m以淺溫度為3.07—11.64℃,鹽度為34.94—36.26。AT斷面上層海流主要受大西洋入流的影響,隨緯度升高,表層次表層溫度降低,鹽度升高。以AT08站為界100 m以深存在比較明顯的溫鹽差異,大西洋水從 AT08站開始出現(xiàn)有一個顯著的下沉現(xiàn)象,溫鹽等值線加深。

如圖3所示,BB斷面 200 m以淺溫度為?0.43—9.14℃,鹽度為 34.85—35.18。BB 斷面上層冷暖水團(tuán)的交匯非常明顯,在BB04和BB05之間形成了明顯的溫度、鹽度鋒面。大西洋的水通過莫恩海脊(Mohn Ridge)向南,與相對低溫的北冰洋冷水相遇,使莫恩海脊兩端溫鹽差異明顯。在位于挪威海的BB01—04站,鹽度值為35.00—35.20,表層溫度>10℃,隨深度的加深溫度下降;位于格陵蘭的 BB05—09站,鹽度值為 34.70—35.00,表層溫度由于太陽輻射的影響,在4—6℃,50 m 以下基本< 0℃,是典型的受北冰洋水影響明顯的水體。

如圖2所示,AT斷面200 m以淺硝酸鹽濃度為2.0—16.1 μmol·L–1,平均濃度為 9.0(±5.0) μmol·L–1,其中AT10、AT09、AT08站次表層30 m以淺相對其他站位濃度較低,硝酸鹽消耗較多。50 m層營養(yǎng)鹽分布比較均勻; 50 m以深,濃度等值線隨著緯度升高而加深。在 AT10、AT09、AT08站100 m以深硝酸鹽濃度有一個抬升,最高濃度分別為15.0 μmol·L–1、14.8 μmol·L–1、13.8 μmol·L–1。磷酸鹽濃度為 0.21—0.98 μmol·L–1,平均濃度為 0.65(±0.29)μmol·L–1,與硝酸鹽類似,濃度值在表層和次表層值達(dá)到最低,緯度較低的 AT10、AT09、AT08站 30 m以淺的濃度值相對較低,但 100—200 m濃度值相對其他站位要高。50 m以深,濃度等值線隨著緯度升高加深。硅酸鹽濃度為 0—4.3 μmol·L–1,平均濃度為 1.8(±1.6)μmol·L–1?？梢钥闯?對于硝酸鹽、磷酸鹽來說,在上層濃度就已接近最低值,在下層海水中濃度增加的速度相對緩慢。硅酸鹽的含量隨深度的增加而均勻增加,50 m以淺硅酸鹽濃度分布均勻,表層硅酸鹽幾乎被消耗殆盡,50 m以深,同樣濃度等值線也隨著緯度升高加深。在AT10、AT09、AT08站100 m以深硅酸鹽濃度與硝酸鹽、磷酸鹽一樣存在相對高值,最高值分別為4.3、3.9 和 3.4 μmol·L–1。

如圖3所示,BB斷面200 m以淺,溫度和鹽度的變化非常明顯,BB04、BB05斷面之間可以明顯地看出上層的兩個冷暖水團(tuán)交匯特征。200 m以淺硝酸鹽濃度為 2.5—14.1 μmol·L–1,平均濃度為 8.9(±3.8)μmol·L–1,BB03、BB04 站硝酸鹽濃度等值線有一個明顯的上升,在莫恩海脊以南上層硝酸鹽濃度要高于以北。200 m以淺磷酸鹽濃度為0.32—0.97 μmol·L–1,平均濃度為 0.71(±0.22)μmol·L–1; 在表層,BB04、BB07站的磷酸鹽濃度仍然具有相對的一個高值,但50 m以深,在BB05、BB06、BB07站即莫恩海脊以北具有相對高的濃度。200 m以淺硅酸鹽濃度為 0—4.6 μmol·L–1,平均濃度為1.8(±1.6)μmol·L–1,硅酸鹽在表層除了 BB04 站,基本都處于幾乎耗盡的狀態(tài),100 m以上,隨著緯度的升高,濃度等值線下降; 但在 150 m左右的BB05、BB06、BB07、BB08、BB09 站(莫恩海脊以北)有一個明顯的相對高值的分布。

圖2 AT斷面表層200 m溫、鹽、營養(yǎng)鹽分布Fig.2.Distribution of temperature,salinity and nutrients above 200 m at section AT

從表層看,AT斷面的營養(yǎng)鹽濃度相對于BB斷面來說較低,磷酸鹽和硝酸鹽濃度隨緯度增加先升高后降低,在AT07有一個高值,而硅酸鹽沒什么變化。BB斷面表層的營養(yǎng)鹽濃度隨緯度的增高先升高再降低,在 BB04站出現(xiàn)營養(yǎng)鹽的高值。從底層看,AT斷面的營養(yǎng)鹽濃度相對于BB斷面來說較高,底層營養(yǎng)鹽在AT08存在高值,在BB08站存在低值。

2.2 挪威-格陵蘭海色素分布

光合色素的高效液相色譜分析的結(jié)果表明:BB01、BB03、AT07、AT09、AT10五個站位主要的色素類群有葉綠素 a(Chl a)、巖藻黃素(Fucoxanthin)、19-已酰氧基巖藻黃素(19’-hex-fucoxanthin)、硅甲藻黃素(Diadinoxanthin)、19-丁酰氧基巖藻黃素(19’-but- fucoxanthin)和青綠黃素(Prasinoxanthin)。其中葉綠素在大部分藻類中都含有,巖藻黃素和硅甲藻黃素為硅藻的特征色素,19-已酰氧基巖藻黃素為定鞭藻的特征色素,19-丁酰氧基巖藻黃素為金藻的特征色素,青綠黃素為青綠藻的特征色素。各站位主要特征色素分布情況如圖4所示。通過對色素的檢測發(fā)現(xiàn)Chl a和Fuco均在 BB03站位 30 m 處達(dá)到最大值 0.81 μg·L–1和 0.67 μg·L–1; But-fuco 和 Hex-fuco 在 BB03 站位20 m 處達(dá)到最大值 0.069 μg·L–1和 0.24 μg·L–1;Diadino的最高值出現(xiàn)在AT09站位的表層,濃度為 0.11 μg·L–1; Prasino的最高值出現(xiàn)在BB01站位的 30 m 層,濃度為 0.017 μg·L–1。從圖4 中可以看出,各站位葉綠素a、巖藻黃素和青綠黃素變化趨勢大致相同,呈現(xiàn)表層較低,隨深度增加在次表層達(dá)到最高,然后降低的變化趨勢。19-已酰氧基巖藻黃素,在各站位變化趨勢雖然與葉綠素a相似,但其最大值出現(xiàn)在水更淺處。除 BB03站位外,硅甲藻黃素均呈現(xiàn)隨水深增加而濃度降低的分布情況。

圖3 BB斷面200m溫、鹽、營養(yǎng)鹽分布Fig.3.Distribution of temperature,salinity and nutrients above 200 m at section BB

3 討論

3.1 水團(tuán)對營養(yǎng)鹽的輸送

由圖5a可以看出,BB斷面不同鹽度的營養(yǎng)鹽濃度具有明顯的差異(以硝酸鹽為例),可以將其分成兩部分,看不同水團(tuán)影響下營養(yǎng)鹽的結(jié)構(gòu)。挪威海和格陵蘭海區(qū)上層主要受到大西洋入流和北冰洋出流的影響,溫暖高鹽的大西洋暖流主要通過冰島-法羅海脊(Iceland-Scotland Ridge)進(jìn)入 GIN海域(格陵蘭海、冰島海和挪威海的統(tǒng)稱),主要分為兩個分支: 挪威-大西洋流(Norwegian Atlantic Current)和挪威-大西洋梯度流(Norwegian Atlantic Slope Current)[6,22]。從圖5b中可以看出,當(dāng)鹽度低于35時(橢圓區(qū)域),其N/Si偏低表現(xiàn)為N的相對不足; 當(dāng)鹽度高于35時(矩形區(qū)域),其N/Si較高表現(xiàn)為N的相對充足,反映出不同水團(tuán)具有不同的營養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)。相關(guān)文獻(xiàn)表明: 大西洋水的溫度為 7.0—8.5℃,鹽度為 35.1—35.3,大西洋水團(tuán)表層溫度夏季可以達(dá)到 12℃[4]; 而北冰洋水溫度全年一直比較低,表層在 3.3℃左右,夏季受表層太陽輻射的影響,溫度會相對較高。通過弗拉姆海峽往南的北冰洋水團(tuán)的溫度一般<0℃,鹽度值在35以下[11]。大西洋在全球海洋中具有最強(qiáng)的固氮作用[23],而硅酸鹽濃度在大洋中的分布與水體的形成時間有關(guān),在大洋環(huán)流中,大西洋是最年輕的大洋,同時具有最低的硅酸鹽濃度。Rey[24]發(fā)現(xiàn)挪威海域硅藻的生長受到硅的限制,而磷的限制作用最低。北冰洋上層是大洋中氮限制最顯著的水體,其上層營養(yǎng)鹽與大西洋入流存在明顯的營養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)差異[17]。

圖4 BB01、BB03、AT07、AT09、AT10站位主要色素結(jié)果Fig.4.Results of major phytoplankton pigments of the sites BB01,BB03,AT07,AT09 and AT10

由圖6表明,在挪威海海域和格陵蘭海域200 m水層以淺,營養(yǎng)鹽之間存在很高的相關(guān)關(guān)系,表明兩海域營養(yǎng)鹽具有相同的來源或者相同的生物地球化學(xué)過程。從回歸結(jié)果來看,AT斷面和BB01—04站ΔN/ΔP比值分別為17.09和17.48,高于 Redfield比值 16[25]。與北冰洋 N限制水體的混合造成BB05—09站ΔN/ΔP比值相對較低為16.0,但總的來說,無機(jī)氮和磷酸鹽相對豐富,并且自上而下升高,基本能滿足浮游植物的生存需要,且大西洋上層水體對格陵蘭海具有明顯的硝酸鹽輸運(yùn)作用。從回歸結(jié)果來看,ΔN/ΔSi比值在AT斷面、BB01—04站和BB05—09站分別為3.01、2.49和1.88,與Redfield比值偏離較大,表明水體中硅酸鹽相對于硝酸鹽遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足,且 SiO32–< 2 μmol·L–1表現(xiàn)為顯著的硅限制,但隨著緯度的升高,這種硅限制程度降低,說明北冰洋水存在相對含量高的硅酸鹽的輸送(按照Redfield比值1∶1[25])。

3.2 浮游植物分布的主要影響因素

混合層對海洋生物生產(chǎn)力有非常重要的影響[11-12,26]。大西洋水和北冰洋水的混合層變化機(jī)制非常相似,冬季混合層深度受上層溫暖的大西洋水控制,而夏季混合層深度主要受表層太陽輻射的影響[26],Mueter等[27]發(fā)現(xiàn)在挪威海海域,夏季海表溫度和生物生產(chǎn)力有顯著的關(guān)系,也認(rèn)為在亞北極地區(qū)水體的混合是決定浮游植物對光和營養(yǎng)鹽的利用的重要因素,受到大尺度的氣象過程影響。夏季大西洋水和北冰洋水的混合層深度都非常淺,約在20 m左右,冬季混合層深度大約可以達(dá)到300 m左右[12]。

浮游植物的群落結(jié)構(gòu)會受環(huán)境因子的影響,同時浮游植物的旺發(fā)及群落組成結(jié)構(gòu)會對營養(yǎng)鹽分布產(chǎn)生影響,由于溫鹽躍層以及低營養(yǎng)鹽水的輸入限制了水體的垂直混合,表層水的營養(yǎng)鹽隨著生物的利用往往表現(xiàn)為貧營養(yǎng)[28]。通過 RDA分析到的結(jié)果(圖7)顯示,溫度及各項(xiàng)營養(yǎng)鹽對浮游植物群落結(jié)構(gòu)影響較大,鹽度與浮游植物群落結(jié)構(gòu)影響較小。其中,溫度與各項(xiàng)色素間表現(xiàn)為正相關(guān)關(guān)系,各營養(yǎng)鹽與各色素間表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)關(guān)系,因此可以表明,浮游植物的利用對營養(yǎng)鹽在海水中的濃度存在著一定的影響。根據(jù)圖7,硅甲藻黃素與溫度的相關(guān)性最高,因?yàn)楣杓自妩S素作為光保護(hù)色素在光強(qiáng)較高的區(qū)域的浮游植物體內(nèi)大量存在,而表層海水因受光照最強(qiáng)溫度也最高; 從圖4中也可以看出硅甲藻黃素在垂直分布上呈現(xiàn)從表層到次表層的遞減,與溫度的變化情況相同,因此呈現(xiàn)出很高的相關(guān)性。同樣,巖藻黃素與Si的負(fù)相關(guān)性最顯著,表明硅藻與硅酸鹽間的負(fù)相關(guān)關(guān)系,因硅藻黃素是硅藻的特征色素,硅藻在旺發(fā)過程中消耗水體中 Si,且基本耗盡,呈現(xiàn)出其特征色素與硅酸鹽濃度的顯著負(fù)相關(guān)性,進(jìn)一步表明浮游植物利用對營養(yǎng)鹽在海水中濃度的影響。

圖5 BB斷面營養(yǎng)鹽濃度及N/P結(jié)構(gòu)與鹽度分布Fig.5.Relationship between nutrients,N/P and salinity on section BB.a) relationship between nitrate and salinity,b) relationship between the structure of nutrients and salinity

圖6 AT斷面、BB01—BB04站、BB05—BB09站營養(yǎng)鹽濃度相互關(guān)系圖Fig.6.Relationship between nutrients on section AT,sites BB01—BB04 and sites BB05—BB09

圖7 浮游植物色素與環(huán)境因子的RDA排序圖(累計解釋率為41.3 %)Fig.7.RDA ordination plot of pigments and environmental variables(Cumulative percentage variance of species data=41.3%)

在挪威海海域,浮游植物生產(chǎn)力和生物量隨季節(jié)的變化非常明顯,冬季和春季初,浮游植物生產(chǎn)力和生物量比較低,從4—6月因上層水體的增溫會出現(xiàn)浮游植物的旺發(fā); 7—8月為浮游植物的旺發(fā)后期,表現(xiàn)為生物量的下降; 9—10月出現(xiàn)一個小型而短暫持續(xù)的秋季旺發(fā),而后浮游植物生物量降低[15]。營養(yǎng)鹽濃度在將近40 m以淺的深度很低,硅酸鹽呈現(xiàn)耗盡的一個狀態(tài),葉綠素濃度主要在50 m以淺有較高的濃度。說明在混合層以下,仍然存在浮游植物消耗營養(yǎng)鹽。通過色素結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),Fuco的濃度在次表層最高,But-fuco和Hex-fuco在表層最高,次表層較低,這表明,硅藻更易聚集于溫躍層上方,而定鞭金藻、金藻更偏向于表層水體。Zhuang等[18]在對夏季北白令海的浮游植物群落結(jié)構(gòu)研究中認(rèn)為硅藻更易于聚集在躍層的下方是由于主動運(yùn)動的能力較弱,而鞭毛藻與硅藻相比在低營養(yǎng)條件下更具有競爭力,且因?yàn)榫哂斜廾木壒示哂兄鲃踊顒有?故容易聚集于混合層。與次表層的高值不同的是,BB03站位表層各項(xiàng)色素濃度都非常的低。Colebrook[29]認(rèn)為在北大西洋浮游植物不是由營養(yǎng)鹽限制的而是被浮游動物攝食所控制。因此BB03站位表層色素濃度低的可能原因是浮游動物攝食對浮游植物的生物量造成了影響。在AT09表層、次表層,葉綠素濃度具有相對高值分布,但具有明顯的溫鹽和營養(yǎng)鹽特征。AT09站位表層溫度具有高溫高鹽的特征,與AT10站位有明顯差異。50 m以淺營養(yǎng)鹽濃度相對較低,但在50 m以深有一個明顯的營養(yǎng)鹽的上涌現(xiàn)象。說明大約在AT09的位置,大西洋入流分支挪威-大西洋流流經(jīng)區(qū)域,輸入了營養(yǎng)鹽,浮游植物向溫度更高、營養(yǎng)鹽更充分的區(qū)域聚集,消耗營養(yǎng)鹽,造成了 AT09表層、次表層的葉綠素高值和營養(yǎng)鹽低值。一般,Fuco的濃度較But-fuco和Hex-fuco高,但在部分站位表層Hex-fuco高于Fuco,由此可見挪威-格陵蘭海區(qū)夏季浮游植物以次表層硅藻為主,在表層部分站位表現(xiàn)為以硅藻及定鞭金藻為主的情況。春季隨著光限制的減少,層化加強(qiáng)[11],同時營養(yǎng)鹽相對較充分,產(chǎn)生硅藻的旺發(fā),成為優(yōu)勢種。Dale等[15]在1999年的研究發(fā)現(xiàn),在春季旺發(fā)過后,夏季因營養(yǎng)鹽的限制,生產(chǎn)力降低,硅藻的數(shù)量有所減少,部分被鞭毛藻類、顆石藻類所替代。王肖穎等[19]利用Chemtax對2012年挪威-格陵蘭海域分級色素進(jìn)行分析后得出小型浮游植物中硅藻對葉綠素 a的貢獻(xiàn)最大,表明硅藻在浮游植物中占優(yōu)勢地位,在微型和微微型中以硅藻和定鞭藻占優(yōu)勢。

4 結(jié)論

1.AT斷面上層主要受大西洋入流影響; 在BB斷面莫恩海脊處(BB04和BB05站位之間)大西洋水和北冰洋水相遇形成明顯的溫度、鹽度鋒面。挪威海和格陵蘭海域200 m以淺水層營養(yǎng)鹽具有相同的來源或相似的地球化學(xué)過程,但由于北冰洋N限制水體的輸入,莫恩海脊以北ΔN/ΔP相對較低; 大西洋上層水體則對格陵蘭海具有明顯的硝酸鹽輸運(yùn)。挪威海和格陵蘭海域上層水體中硅酸鹽相對于硝酸鹽遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足,且呈顯著硅限制,隨緯度升高硅限制降低,表現(xiàn)為北冰洋入流水的硅酸鹽輸送。

2.挪威-格陵蘭海區(qū)夏季浮游植物在表層以硅藻或硅藻和定鞭金藻為主,在次表層以硅藻為主。色素與溫度表現(xiàn)為正相關(guān)關(guān)系,色素與營養(yǎng)鹽間表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)關(guān)系,表明浮游植物的利用對營養(yǎng)鹽在海水中的濃度存在著一定的影響。由于大西洋入流分支挪威-大西洋流流經(jīng)區(qū)域的影響,輸入了營養(yǎng)鹽,浮游植物向溫度更高、營養(yǎng)鹽更充分的區(qū)域聚集,造成了水體表層、次表層葉綠素高值而營養(yǎng)鹽低值的出現(xiàn)。Fuco、But-fuco和Hex-fuco分布情況的不同表明硅藻更易聚集于混合層下方溫躍層上方,定鞭金藻更偏向于表層水體且在低營養(yǎng)鹽條件下更具競爭力。

致謝感謝中國第五次北極科學(xué)考察期間全體“雪龍”號船員和科考隊員的無私幫助; 同時感謝國家海洋局極地考察辦公室對現(xiàn)場考察及研究項(xiàng)目的資助。

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