渤海沉积物中硅藻化石种群结构的长期记录及其古环境意义

发布时间：2020-04-01 03:52

【摘要】：硅藻是海洋中重要的单细胞植物,细胞壁富含硅质,对环境变化十分敏感,沉积物中的硅质藻类化石记录着年代际的古环境信息,是研究古环境变化的重要方法。目前对硅藻化石大尺度长期变化的研究在湖泊和大陆架海域虽已较为普遍,但关于我国近岸陆架区海域尤其是渤海海域的研究仍有不足。渤海作为一个深入我国大陆的内海,水域封闭性强,随着经济和工业的发展,近几十年来富营养化现象频发,在很大程度上影响了我国的海洋环境。在另一方面,我国的海洋研究与调查开始于新中国成立后,起步较晚,渤海的海洋调查与监测更是缺少连续的历史调查资料,无法通过完整的历史资料来研究过去海洋环境的变化。因此,可以利用沉积物硅藻化石长期记录的特性来研究古海洋环境的变化,从而弥补相关研究历史资料的不足。本文选取了渤海及渤海海峡附近的3个典型区域的柱状沉积物为研究对象,测定了沉积物的沉积速率和生物硅的长期变化,对埋藏在沉积物中200多年的硅质藻类化石进行了物种鉴定和丰度统计,并进一步分析了硅藻化石的长期变化规律,探讨了影响其分布变化的可能原因,以便为硅藻化石长期记录的研究及渤海海域富营养化等环境变化的研究提供基础资料和理论依据。研究结果主要如下:对渤海及渤海海峡区域三个调查站位的沉积柱样品的分析,共发现硅质藻类35种,隶属于19属,其中硅藻34种,硅鞭藻1种。柱状小环藻(Cyclotella stylorum)、条纹小环藻(Cyclotella striata)、具槽帕拉藻(Paralia sulcata)、小等刺硅鞭藻(Dictyocha fibula)、爱氏辐环藻(Actinocyclus ehrenbergii)、波状辐裥藻(Actinoptychus senarius)、蛇目圆筛藻(Coscinodiscus argus)、辐射圆筛藻(Coscinodiscus radiatus)、虹彩圆筛藻(Coscinodiscus oculus-iridis)、偏心圆筛藻(Coscinodiscus excentricus)、小眼圆筛藻(Coscinodiscus oculatus)、线形圆筛藻(Coscinodiscus lineatus)和蜂腰双壁藻(Diploneis bombus)为主要藻种,在三个站位中均有发现。不同站位的主要藻种接近,但各站位硅藻的绝对丰度不尽相同,莱州湾沿岸的BH6站位整个沉积柱的所有物种的平均丰度最低,只有0.86×10~4个/g,丰度范围为0.08-1.91×10~4个/g,Shannon-Wiener多样性指数平均值为2.95,变化范围为1.35-3.8;渤海中部的BH2站位平均丰度达到1.17×10~4个/g,丰度范围为0.08-5.73×10~4个/g,Shannon-Wiener多样性指数在1.55-3.85,平均值为2.7;而位于黄海北部靠近渤海海峡区域的5694站位平均丰度最高,达到了1.92×10~4个/g,丰度变化范围为0.19×10~4个/g 6.59×10~4个/g,Shannon-Wiener多样性指数平均值为2.77,变化范围为1.54-3.8。根据放射性同位素~(210)Pb和~(137)Cs测年结果显示,BH6站位沉积速率最高,为0.35 cm/a,年代范围为1760-2015年;BH2沉积速率为0.21 cm/a,年代范围为906-2015年;5694站位沉积速率最低,为0.13 cm/a,年代范围为1710-2017年。生物硅测量结果为:BH6站位生物硅的含量范围为0.455-1.003%,平均值为0.721%,生物硅埋藏通量平均值为25.15 g/m~2a,变化范围为11.17-34.02 g/m~2a,为三个站位最高;BH2站位的生物硅的含量范围为0.842-1.323%,平均值为1.077%,生物硅埋藏通量平均值为17.1 g/m~2a,变化范围为10.95-25.19 g/m~2a;5694站位的生物硅的含量范围为1.102-1.650%,平均值为1.414%,生物硅埋藏通量平均值为三个站位最低,为5.04 g/m~2a,范围为1.86-9.11 g/m~2a。渤海三个站位不同区域硅藻群落结构大体相似,柱状小环藻和圆筛藻属在绝对丰度和相对丰度上都占有优势,是所有调查站位的主要优势种。但是不同区域硅藻丰度的年代际变化趋势却各不相同。BH6站位深层站位沉积硅藻较少可能是由于该站为沉积环境不利于硅藻沉积,深层硅藻无法较好保存,而1950年后硅藻丰度上升是由于近几十年黄河断流,泥沙减少,有利于硅藻的繁殖生存。BH2站位在1850年前后硅藻丰度开始升高并达到顶峰,可能是由于黄海改道进入渤海,带来了营养盐,有利于硅藻生长,而之后缓慢降低是由于渤海赤潮发生,造成了硅藻种类的减少。5694站位整体丰度波动较小,黄河改道后丰度上升。5694站位位于北黄海靠近渤海海峡的区域,该区域距离黄河口较远,相比于BH6和BH2站位,当黄河径流量较低时,黄河的排放量可能不足以将物质输送到5694站位,黄河入海物质的减少,造成了该区域营养盐水平的降低,从而降低了生物硅的含量。渤海中部的BH2站位的硅藻及生物硅水平受黄河径流量、降水、冬亚夏季风综合因素的影响。5694与BH6站位可能由于离岸近,受人为干扰影响过大,受东亚夏季风影响不明显。
【图文】：

柱状沉积物,站位,海域,北黄海

域位于渤海和靠近渤海海峡的北黄海， BH2 站位由重力式沉积物柱状样采样器项目“近海环境变化对渔业种群补充过次进行。5694 站位位于渤海海峡附近，年 10 月由北斗号科学调查船在北黄海采信息见表 2-1。站位名称按照当时采样时利用重力式沉积物柱状样采样器和箱式藏保存，以待后续的实验室分样及测定。验室条件下，将沉积柱按 1cm 一层切割的测年、生物硅和硅藻化石的测定。

柱样,垂向分布

图 3-1 BH6 柱样210Pb 垂向分布Fig. 3-1 BH6 column210Pb vertical distribution BH2 沉积速率H2 柱样210Pb 的测量结果如表 3-2 所示，210Pb 垂直变化如图 3-2 所示以浅层位,210Pbex 随深度有非常明显的指数衰减趋势; 经前 25cm 数据到，，BH2 的沉积速率为 0.21cm/a。BH2 柱样柱子长 234cm，以 2015 年点，得到年代变化范围为 906 年-2015 年。表 3-2 BH2 柱样210pb 和137Cs 测量结果Table 3-2 BH2 column sample210pb and137Cs measurement results序号深度210Pb 强度（Bq/kg）226Ra 强度（Bq/kg）过剩210Pb（Bq/kg）137Cs 强度（Bq/kg）1 1 60.99 20.04 40.95 2.252 5 64.84 19.82 45.02 2.47
【学位授予单位】：大连海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q914.2

【参考文献】