熊志方 李铁刚①

(1. 中国科学院海洋研究所 青岛 266071; 2. 国家海洋局第一海洋研究所 海洋沉积与环境地质重点实验室 青岛 266061;3. 青岛海洋科学与技术国家实验室 海洋地质过程与环境功能实验室 青岛 266061)

以Ethmodiscus rex、Rhizosoleniaspp.和Thalassiothrixspp.为代表的大型硅藻在生理学和生态学上与小型硅藻截然不同。不同于在动荡混合且富养的表层水中勃发的小型硅藻(Margalef, 1978), 大型硅藻适宜生长在平稳成层化且贫养的上层水体中(Villareal, 1993; Kempet al, 2000)。与小型硅藻相比,大型硅藻细胞极大且单个液泡占据其 99%的体积,因而具有浮力可下沉到营养跃层吸收营养物然后上浮到表层进行光合作用, 从而克服成层化水体营养物匮乏的瓶颈(Villareal, 1992; Villarealet al, 1994,2007)。大型硅藻生长周期从早夏持续到晚秋, 可达数月, 明显不同于勃发期只在春季且只持续几天至几周的小型硅藻(Kempet al, 2000, 2006)。秋末冬初时的海表温度降低或水体混合加强导致成层化环境解体,大型硅藻迅速死亡并以“秋季倾泻”方式大规模沉降到海底形成由单种组成的纹层硅藻席(Kempet al,2000; Smetacek, 2000)。大型硅藻虽然生长缓慢, 但其通过跨季节长周期勃发积累下来的碳、硅输出总量等于甚至高于单季节短周期快速勃发的小型硅藻, 在全球大洋初级生产中扮演重要角色(Kempet al,2006)。沉积的硅藻席将巨量的有机碳和生物硅输出到海底, 提高海洋生物泵效率, 对大气 CO2分压(pCO2)升高和全球变暖产生负反馈, 最终调节全球气候(de Deckkeret al, 2002; Kempet al, 2013)。

然而, 由于大型硅藻个体巨大, 现代大型硅藻及其勃发事件往往被常规海洋调查所遗漏; 再加上海底取样的困难性, 目前获取的硅藻席岩芯也非常稀缺。……