广州地化所发现珊瑚礁海水中微量元素的行为受到海水中生物活动的控制

  • 广州地化所 (中国科学院广州地球化学研究所)
  • 创建于 2015-12-22
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海水中大多数具有生物活性的微量元素都参与到海洋的生物地球化学过程中,因此对海洋生产力起着不可忽视的作用。珊瑚礁是海洋中最具多样性的生态系统,广泛分布于热带、亚热带地区。它们为海洋中25%的生物提供栖息之处;适宜的生长温度使这些生物生长迅速,生物活动频繁,因而珊瑚礁是海洋中的高生产力区域。但是我们对于珊瑚礁海水中微量元素的生物地球化学过程却知之甚少,这不仅局限了我们对整个珊瑚礁生物活动过程的认识,也限制了我们利用珊瑚骨骼中这些元素作为地球化学替代指标的潜在可能。

中国科学院广州地球化学研究所韦刚健研究员的研究小组率先在海南岛三亚鹿回头珊瑚礁对海水中的具有生物活性的微量元素(V、W、Y、As、Se)进行了连续的采样分析,建立起第一个珊瑚礁海水微量元素周日变化时间序列,并结合实测的碳酸盐系统参数(pH、无机碳酸盐DIC、δ13CDIC)、溶解氧DO、盐度、温度)等,对珊瑚礁海水中这些元素的变化特征及控制机理进行了研究。结果表明,珊瑚礁海水中V、W、Y这三种元素的含量具有昼夜周期变化的特征,并且与海水碳酸盐系统参数,DO及温度存在明显的同步周期变化,即在白天时它们随海水pH、温度及δ13CDIC一起升高,而DIC、DO降低;而在夜晚时它们随海水pH、温度及δ13CDIC一起降低,而DIC、DO升高。考虑到V、W、Y这三种元素可能参与到珊瑚礁生态系统的光合作用,例如V是叶绿素中十分重要的元素,我们推测认为这种同步的昼夜波动变化特征可能说明海水中这三种微量元素都参与到珊瑚礁的生物活动中,因此他们在海水中的含量变化受到生物活动的影响。而As与Se这两种元素在海水中的含量尽管也存在变化,但它们与碳酸盐系统参数,溶解氧及温度,以及盐度都不存在同步变化的关系,我们推测它们可能受到其他一些生物地球化学过程的控制,如硝酸盐或磷酸盐的同化吸收作用等。这些受珊瑚礁生物活动所控制的微量元素V、W、Y,它们在珊瑚钙质骨骼中的记录可能成为潜在的海洋生产力的地球化学替代指标。

相关成果发表于国际主流期刊Marine Chemistry上。该项研究获得了国家自然科学基金资助。 

Chen X.F., Wei G.J., Xie L.H., Deng W.F., Sun Y.L., Wang Z.B., Ke T., 2015. Biological controls on diurnal variations in seawater trace element concentrations and carbonate chemistry on a coral reef. Marine Chemistry, 176:1-8

责任编辑:宋超