紫外线B对海洋生态系统的影响评价.docVIP

紫外线B对海洋生态系统的影响 周伟华1, 2殷克东1, 31. 中国科学院南海海洋研究所，广东 广州 510301；2中国科学院海南热带海洋生物实验站，海南 三亚 572000；3. 中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境动力学重点实验室，广东 广州 510301 B辐射不断加强，海洋生态系统受到了前所未有的威胁。UV-B的增强改变了生物体赖以生存的水体环境，影响了浮游植物对营养盐的吸收同化，抑制了浮游植物的光合作用，从而减少了海洋对CO2的吸收能力，其结果直接增加了温室效应。同时UV-B也直接影响生态系统食物链的各个营养级，伤害海洋病毒、细菌和浮游植物，降低浮游动物和仔稚鱼的成活率，进而影响到整个海洋生态系统的结构和功能。 关键词：紫外线B；海洋生态系统；影响A 文章编号：1672-2175（2005）03-0434-05 太阳辐射包括紫外线、可见光、热和其他辐射。其中紫外光又可分为紫外A段（UV-A，400～320 nm），B段（UV-B，320～280 nm）和C段（UV-C，280～200 nm）。V-B的辐射能量虽然只占光能量的5％～7％，但对生物的危害性却远较此比例高得多。例如，虽然UV-B只占太阳辐能量到达地球表面的0.8％，但在海洋和水环境中UV-B对光化学效应的贡献却占50％以上[1]。 吸收UV-B的主要物质是臭氧[2]。近年来由于人类过量地使用氟氯烃类化合物（如CFCs）和化肥（导致NO2的释放直接导致了臭氧层空洞的出现及扩大[]。同时温室气体的释放也[4]。臭氧层耗损的直接后果是地面UV-B辐射加强，不仅直接危害人类（如：皮肤和各种机体组织）健康，而且对海洋生态系统也构成了巨大的威胁，是人类面临的一个新问题[5]，当前国际上对UV影响研究的数量已显著上升。1 紫外线B对水体环境的影响 研究表明UV-B辐射抑制了浮游植物对营养盐的吸收和同化。它可以停止藻类对氮的同化过程[6],影响其对硝酸盐和氨盐的吸收 [6, 7]。细胞体内氨基酸的含量也会受UV-B影响[8, 9]。抑制作用随种类不同而各异。D?hler发现[6]硅藻对硝酸盐吸收受UV-B影响就比鞭毛藻Phaeocystis pouchetti小，3种温带硅藻的敏感性比Lithodesmitum variabilis 高。据研究，认为抑制氮吸收的机制和抑制氮同化不一样，前者是由于光合作用的细胞器和色素受UV影响导致ATP和NADPH供应受抑制[10]，而后者则是对氨基酸合成酶的作用[6, 9]。 当UV-B在水柱中穿射时，会发生光化学和转化作用，它们在海洋生物地球化学循环中起着重要的作用[11]。溶解有机物（DOM）在海洋中十分丰富，浓度约在0.5～2 mg·L-1之间[12]，它最强的光吸收物质之一，尤其是在紫外波段。所以DOM在光化学和光物理作用中起着重要作用[13~16]。DOM在这些作用下会产生一些中间产物，如：过氧化氢、一氧化氮和二氧化碳。这些中间产物和过程会加快难分解物质的分解[14]，所以在碳、氮和磷的地球化学循环中起着重要作用。研究发现淡水池中DOM在UV-B辐射下会释放氨盐，从而增加了叶绿素浓度和浮游植物生长速率[17, 18]。 在海洋中有很大区域缺乏二价铁，特别是大洋中二价铁是初级生产力的一个重要限制因子[19]。UV-B的光降解作用会将三价铁转化为二价铁，从则增加大洋的初级生产力[19~22]。Matsunaga等[23]发现通过培养实验发现，紫外照射灭菌后用于培养的水体，影响生物铁利用率的有机化合物受破坏，从而导致了生物对铁利用的下降，浮游植物几乎不能增长。 2 紫外线B对海洋细菌和病毒的影响 微食物环（microbial food loop）在海洋生态系的作用已得到广泛认识[24]。细菌和病毒是微食物环的两个重要组员。因为细菌会显著消耗一部分初级生产力，所以其在物质循环中的作用已被广泛研究[25]。由于UV-B减少了海洋微生物产量，进而减少了海洋浮游生物对CO2的吸收能力。细菌和病毒都是DNA密集型生物，细菌的DNA在海洋中占约90％[26]。由于DNA和 RNA对紫外线吸收峰值特别高，所以细菌和病毒最易受到UV-B的损害，已有实验发现自然水体中细菌数量受UV-B的影响而降少[27]。在美国东部切萨皮克湾（Chesapeake Bay）吸收氨基酸的细菌数量经过UV-B辐射后下降[28]。另一方面，UV-B辐射也有有益的一面，即UV-B辐射下释放降解的有机物会刺激细菌生长[29]。自由病毒在海洋中广泛存在，并经常感染细菌、浮游藻和鞭毛虫[30]。虽然UV-B可以有效地损害整个病毒体，但病毒的感染性也很重要[31, 32]。不少研究已利用海洋病毒作为生物模式来研究UV-B辐射对病毒的感染性的影响，结果表明UV-B