海洋浮游植物铁限制的研究进展.pdf

维普资讯 第 21卷 第 6期 海 洋 通 报 VOI．21．No．6 2002年 12月 MARINESCIENCEBULLETIN Dec．2002 海洋浮游植物铁限制的研究进展 曹勇 李道季 张经 (华尔帅范大学河 u海岸国家重点实验室，上海 200062) 摘 要：介绍 了海洋铁限制的研究进展和它对全球气候的影响。铁对海洋浮游植物 的生长有着重要的作 用 。在高营养盐低叶绿素 (HNLC)区域，铁足藻类生长的限制因子 。海洋施铁对 降低温室效应有着很好 的前景 。铁也是近岸赤潮发生的激发因子之一。 关键词：铁限制：HNLC：温室效应 ：赤潮 中图分类号：Q946 文献标识码 ：A 文章编号：1001—6392(2002)06-0083·08 铁在海水中属于痕量金属元素 。由于它对海洋浮游植物的生长有显著的促进作用，因而 在近几年受到极大的关注 。随着研究的深入 ，越来越多的人认为可溶性铁对浮游植物的生长 有很强的控制作用”’一。在浮游植物的生长过程中，电子传递 、氧的新陈代谢 、氮的吸收利 用、叶绿素的光合作用、呼吸作用等都需要铁 ’”。在海洋 中，铁与硝酸盐、磷酸盐和硅酸 盐都可能成为限制因子，缺铁必然会对浮游植物的生长形成限制。 对浮游植物铁限制的研究，有助于提供降低温室效应的方法和认识近岸水域有害赤潮发 生的机制 。最近 20多年 ，国外对铁限制进行 了大罱的研 究，但 国内相关 的研究报道还很 少 。本文着重就涉及海洋铁限制的生物可利用铁 的形态、海洋施铁对降低大气 中 CO2浓度 以及与近岸赤潮 的关系三个方面的研究作较详细的介绍。 ． 1 研究历史 早在 20世纪 30年代 ，就有研究人员提 出铁是浮游植物的生长即海洋初级生产力的潜 在限制因子 。他们从现今海洋的氧化环境下铁的不溶性推断：在缺乏足够的陆源补充的情 况下，大洋必然会缺铁 。但 由于受限于 时的分析技术和没有解决采样中的玷污问题 ，研究 人员难 以对此进行进一步的研究。 直到 20世纪 80年代 以来，随着痕量采样技术和测定技术的改进 ，使测定溶解态铁 的 精度达到 l0 mol／L甚至更低 。研究人员发现 30 的大洋中可溶性铁的浓度很低 ，只 有 l0 …～l0 mol／L，而且如果有机物缺乏，这个浓度还要低 ’…。另外，人们陆续发现大洋 中 有许多高营养盐低叶绿素 (HNLC)区域，总面积超过整个大洋的20％，主要有副热带太 平洋 、赤道太平洋海域 ’、南大洋海域…’’t3]和加利福尼亚上升流区域 ’14](图 1)。这些区 域的 氮、磷 等营养盐很丰富，但叶绿素含景很低 ，可溶性铁 的含量也很低 。铁作为限制因 了重新引起研究人员的注意。在此基础上Martin(1991)提出铁限制假说 (IronHypothesis)”： 生物可利用铁 的缺乏限制 了大洋 HNLC区域的浮游植物的生长 。它的两个推论是： (1)藻 收稿 日期：2001—10—20：收修改稿 日期：2002—03—04 基金项 目：国家 “973”项 目 (GI999043705号)资助 维普资讯 海 洋 通 报 21卷 类对营养盐和碳酸盐的吸收受可利用铁 的限 制 ； (2)由于铁 限制着藻类 的生长 ，限制它 们吸收大气 中的COe，因此加铁能够促进大气 CO2向海洋表面的转移 ，从而降低大气 中C02 的含量 。