海洋浮游生物粒徑譜分析技術(shù)

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1、吳成業(yè)等:海洋浮游生物粒徑譜分析技術(shù)①海洋浮游生物粒徑譜分析技術(shù)吳成業(yè)②333　焦念志3③(3廈門大學(xué)環(huán)境科學(xué)研究中心近海海洋環(huán)境科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室　廈門361005)(33集美大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院　廈門361021)摘　要　提出了一種基于浮游生物粒徑組成和數(shù)量分布關(guān)系的生物粒徑譜研究方法。這一方法可最大限度地將粒徑分組,形成近乎連續(xù)的譜圖,并利用自然海水樣品驗(yàn)證了該技術(shù)在浮游生物粒徑結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用效果,表明該技術(shù)對(duì)于海洋生態(tài)群落結(jié)構(gòu)研究和環(huán)境監(jiān)測(cè)等具有廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞　浮游生物,粒徑譜,群落結(jié)構(gòu)分級(jí)法”,即通過(guò)測(cè)量不同粒級(jí)的浮游植物所含的葉[7

2、]0　引言綠素來(lái)描述生物量的在各個(gè)粒級(jí)的分布情況。這種方法需要萃取葉綠素,檢測(cè)速度慢,并且由于分級(jí)海洋浮游生物粒徑結(jié)構(gòu)是海洋生態(tài)群落結(jié)構(gòu)的法的粒徑譜只有有限的幾個(gè)等級(jí),這種方法得到的一個(gè)重要方面,是具有重要生態(tài)學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值結(jié)果較粗略和籠統(tǒng),對(duì)問(wèn)題的闡釋程度也是有限的。的指標(biāo)。海洋生態(tài)系統(tǒng)中的能流分配,在很大程度另一種方法是采用光學(xué)顯微鏡鑒定浮游生物,并進(jìn)上取決于生物顆粒的大小。生物粒徑譜又稱生物顆行人工計(jì)數(shù)。此法雖然誤差較小,但也存在明顯的粒譜,是指浮游生物的數(shù)量或生物量與生物顆粒大缺點(diǎn),如費(fèi)時(shí)費(fèi)力,不能形成連續(xù)的粒徑譜,也不適小之間的對(duì)應(yīng)關(guān)

3、系,即生物在不同粒徑的分布狀況。用于浮游生物的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。流式細(xì)胞儀也是研究浮1972年,Sheldon等首次測(cè)定了海洋浮游生物的粒徑游植物群落結(jié)構(gòu)的一種重要手段,可以測(cè)定海水中譜,得出標(biāo)準(zhǔn)化生物量粒徑譜的斜率約為21,即生物各種顆粒的散射光和不同波長(zhǎng)的熒光。利用熒光,[1]量粒徑譜的斜率為0。Sprules等的研究也得到類它還可以檢測(cè)以浮游植物為主的含有葉綠素的顆[2,3]似的結(jié)論。但是后來(lái)的研究表明,隨著浮游生粒。流式細(xì)胞法可以快速地檢測(cè)顆粒的一些光學(xué)參物粒徑的增大,其生物量粒徑譜的斜率趨向于正數(shù),分選出不同的生態(tài)類群。但目前一般流式細(xì)胞[4]

4、值。這些研究表明,對(duì)于所有浮游生物來(lái)說(shuō),其整儀的最佳檢測(cè)范圍是0.5～20μm,對(duì)于較大的顆粒體粒徑譜是比較穩(wěn)定的。而對(duì)于生態(tài)功能相近的某(如大于100μm)反而難以操作。此外,由于流式細(xì)些特定組分,如浮游植物,其粒徑譜更容易受環(huán)境因胞儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜,易受外界干擾,很難進(jìn)行船載現(xiàn)場(chǎng)檢[5]素影響而發(fā)生變化。測(cè)。總之,測(cè)量浮游生物粒徑的方法有很多種,但是[8]不同的生態(tài)系統(tǒng)有不同的粒徑譜,粒徑譜在一這些方法之間還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。定程度上可以反映出一個(gè)海區(qū)的群落組成等生態(tài)特隨著計(jì)算機(jī)性能的提高和數(shù)字化成像技術(shù)的發(fā)征。由于不同粒徑大小和形狀的細(xì)胞具有不同的

5、沉展,電子成像系統(tǒng)被用來(lái)對(duì)海水中的顆粒進(jìn)行成像[6]降速率,生物粒徑譜還影響著生態(tài)系統(tǒng)中碳的沉和計(jì)數(shù)?；诟∮紊锪浇M成和數(shù)量分布關(guān)系的降,對(duì)于碳和其它營(yíng)養(yǎng)要素的生物地化循環(huán)研究來(lái)生物粒徑譜分析技術(shù)以數(shù)字化成像技術(shù)為基礎(chǔ),它[7]說(shuō),也有重要意義。因此,基于浮游生物粒徑組成可以對(duì)3～1000微米的顆粒進(jìn)行計(jì)數(shù),給出簡(jiǎn)明的和數(shù)量分布關(guān)系的生物粒徑譜分析,已成為海洋生浮游生物群落結(jié)構(gòu)圖,這一技術(shù)是研究海洋研究海態(tài)學(xué)研究的一個(gè)新的重要手段。洋生物粒徑譜最富有前景的方法。本文結(jié)合海區(qū)實(shí)最常用的浮游生物粒徑譜研究方法是“葉綠素際樣品,對(duì)這一新技術(shù)進(jìn)行了研

6、究探討。①863計(jì)劃(2003AA635160)及科技部重點(diǎn)國(guó)際合作項(xiàng)目資助。②男,1974年生,博士生;研究方向:海洋微型生物生態(tài)學(xué)。③聯(lián)系人,E2mail:jiao@xmu.edu.cn(收稿日期:2004206228)—71—高技術(shù)通訊　2005年4月第15卷第4期通過(guò)熒光信號(hào)控制發(fā)光二極管,而是讓發(fā)光二極管1　粒徑譜分析技術(shù)的原理和改進(jìn)以一定的頻率(通常每秒3次)自動(dòng)閃光,照射經(jīng)過(guò)流動(dòng)室的細(xì)胞。自動(dòng)觸發(fā)模式下,樣品濃度的上限61.1　原理為1×10cell/ml。我們采用流式細(xì)胞及顯微成像系統(tǒng)(FlowCAM,在兩種模式下,顆粒的熒光信號(hào)

7、、像素特征、球Fluid2imagingTechnologies,Inc.,USA)對(duì)不同粒徑大形粒徑和其它光學(xué)參數(shù)都保存在微機(jī)系統(tǒng)中,以便小的浮游生物進(jìn)行計(jì)數(shù)。FlowCAM由流路系統(tǒng)、光進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。為了提高像素分辨率和計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確學(xué)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)組成(圖1)。流路系性,在光路系統(tǒng)中采用4X物鏡將顆粒像素放大,結(jié)統(tǒng)包括蠕動(dòng)泵、進(jìn)樣管、流動(dòng)室和廢液收集器。光學(xué)合CCD攝像機(jī)的數(shù)字放大功能,可將顆粒像素放大系統(tǒng)包括半導(dǎo)體泵浦激光器、發(fā)光二極管(LED)、透50倍。鏡、物鏡和濾光片等。數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)包括光1.2　改進(jìn)電倍增管(PMT)、

8、數(shù)碼(CCD)攝像機(jī)和主機(jī)。Flow2在使用過(guò)程中,我們發(fā)現(xiàn)了FlowCAM存在的一CAM有兩種工作模式,可以根據(jù)樣品的特點(diǎn)來(lái)選些問(wèn)題,