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好氧不产氧光合异养细菌(Aerobic Anoxygenic Phototrophic Bacteria,AAPB)是一类营好氧异养生长兼有光合作用能力的功能类群,由于其独特的生理特性以及在全球海洋真光层的广泛分布而备受关注,它们在碳及其他生源要素的生物地球化学循环中扮演着独特的角色。但是目前对于AAPB在海洋中分布的调控机制还知之甚少,对于AAPB在海洋中的重要生态功能的认识还存在诸多悬而未决的问题和甚至矛盾之处。
本文采用时序红外荧光显微数字化技术(Time-series observation basedcyanobacteria-calibrated Infrared Epifluorescence Microscopy,TIREM),进行海上现场检测,在较大海洋环境尺度上对AAPB沿不同营养梯度的分布模式进行调查,并深入探索调控其分布模式的因素发现AAPB与浮游植物有着紧密的关联。同时本论文还研究了西沙珊瑚礁海区AAPB的日周期变化规律,在点位置上监测AAPB及相关生物随着环境因素的变化而展示出的日周期规律。并首次利用荧光显微镜计数AAPB的分裂细胞,进而计算其生长速率。通过与non-AAPB的比较进一步阐明了AAPB对海洋物质和能量循环的重要贡献。横跨太平洋的大尺度AAPB分布规律调查发现:AAPB丰度及AAPB丰度在总细菌中的百分比(AAPB％)从近岸到外海的营养梯度上分布模式为逐渐减小,近岸明显高于外海,高营养高叶绿素区域分布高于低营养低叶绿素区域。深入分析发现,AAPB丰度和AAPB％都展现出与叶绿素浓度之间显著的正相关,而non-AAPB与叶绿素浓度之间的相关性相对较低。说明在海洋环境中AAPB与浮游植物之间有着紧密的关系。在南海永兴岛的珊瑚礁水域对AAPB丰度,分裂细胞以及相关的生物指标日周期变化的研究发现,该海区AAPB丰度在夜间和白天各有一次增长和衰退的变化,在夜间最高值和最低值分别发生在21:00和00:00,而白天最高值和最低值分别在06:00到09:00和12:00。AAPB分裂细胞率(Frequency of dividing cells,FDC)的日周期变化则是夜间明显高于白天,最高值在夜间03:00到06:00而最低值一般在中午时分。综合比较AAPB丰度的日周期模式与相关生物和环境因素日周期变化模式发现,潮汐和光照的变化可能是调控AAPB日周期的主要环境因素。此外,我们还发现尽管AAPB的FDC日周期变化规律与总异养细菌的FDC日周期相似,但AAPB的FDC值普遍高于总异养细菌的FDC值,以此计算得到该珊瑚礁水体中AAPB的生长速率在0.50±0.16到2.86±0.68 day-1之间,远大于总异养细菌的生长速率(0.23±0.00到0.45±O.18 day-1)。AAPB的细菌生产力约占总细菌生产力的4.07％-34.36％,远大于其丰度所占的比例(1.73-4.07％)。这说明AAPB对海洋物质和能量循环的实际贡献远大于其丰度所揭示的情况,进一步揭示了AAPB在海洋中有着重要的生态地位。