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夏季严重人为干扰下热带珊瑚礁生态系统中的氮循环:来自同位素组成的见解

2021-11-15 17:40     来源:地球氮循环     同位素标记 氮15同位素分析
研究背景与目的
                                 
瑚礁是生产力最高的生态系统之一,近几十年来一直在急剧下降。虽然研究认为珊瑚礁退化和人为氮负荷增加之间存在显著相关性,但缺乏对这些重要生态系统中氮源和循环过程的定量描述。

在本研究中,作者对遭受严重人为干扰的涠洲岛珊瑚礁生态系统进行了同位素调查。作者测量了从该地区采集的海水、孔隙水、沉积有机氮(SON)和悬浮颗粒有机氮(PON)的同位素组成。作为限制氮源的一种方法,还测量了当地污水、地下水和降水的同位素组成。获得了常规珊瑚礁监测数据(如营养物浓度和漂白率)。

本研究提出的关键问题是:
1)珊瑚礁生态系统中氮的空间分布模式是什么?
2) 在严重人为干扰下,生态系统中的主要氮源和循环过程是什么?

研究区域
                       
涠洲岛位于南海北部湾北部。在过去几十年中,该岛经历了从以渔业为基础的经济向今天以旅游业为主的产业的社会转型,同时珊瑚礁急剧退化。研究表明,从1990年到2015年,平均活珊瑚覆盖率从69%下降到6%,这可能与氮富集和全球变暖有关。

研究结果







  
结论
                  
应用多重同位素方法,系统地确定了人类干扰珊瑚礁生态系统中的远洋和沉积氮循环及其相互作用的关键过程。研究表明,控制生态系统中氮收支和循环的复杂过程有效地反映在海水和沉积物的同位素组成中,从而为理解珊瑚礁生态系统中的氮循环增加了一个重要维度。还应注意的是,珊瑚礁生态系统中的氮循环过程必须比表面上看到的更多。氮15(15N)同位素标记技术和原位微生物群落分析这些进一步的努力将有助于全面了解珊瑚礁生态系统中的氮循环过程。
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