一、Human impacts on the terrestrial ecosystem of Fildes Peninsula of King George Island, Antarctica（论文文献综述）
公金文[1]（2021）在《极地岸基环境重金属元素分布特征、来源及生态风险评价》文中认为为了了解目前南北极地区表层土壤和生物体中重金属元素的区域分布特点、来源和污染风险,本研究搭载中国极地科考,于2019年、2020年在南极菲尔德斯半岛采集表层土壤样品37个、生物样本4个,2019年在北极新奥尔松地区采集表层土壤样本8个。利用电感耦合等离子体技术（ICP-MS）和原子荧光光度计（AFS）分别测定了表层土壤样本中Cu、Zn、Pb、Cr、Ni、Cd、As、Hg的含量,生物样本中Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、As的含量。主要结论如下:1.南极菲尔德斯半岛的调查结果显示:2019年表层土壤重金属的浓度分别为Cr:7.91～90.20 mg/kg、Cu:67.17～936.57 mg/k、Cd:0.07～6.89 mg/kg、Zn:48.68～1123.24 mg/kg、As:0.33～14.41 mg/kg、Pb:2.00～5.78 mg/kg、Hg:0.0042～0.1476 mg/kg和Ni:6.02～49.60 mg/kg。菲尔德斯半岛上分布特征呈现富铜贫铅的特点,阿德雷岛则表现为Cu、Zn、Cd、Hg元素的高度富集。2020年表层土壤重金属的浓度分别为Cr:9.95～61.88 mg/kg、Cu:57.32～192.46 mg/kg、Cd:0.05～0.47 mg/kg、Zn:47.04～260.89 mg/kg、As:1.31～51.41mg/kg、Pb:3.50～11.55mg/kg、Hg:0.0038～0.0864 mg/kg和Ni:1.08～60.66 mg/kg。区域特征性不强,俄国站站点的重金属浓度较高。来源分析显示:重金属元素Cu、Zn、Cd、Hg可能来源于企鹅为代表的生物活动。Cr与Ni元素可能来源于柴油燃烧或者泄露。污染评价分析结果显示:菲尔德斯半岛整体处在轻微潜在生态风险范围内,应重点防范Cd、As元素的输入,阿德雷岛上则需要关注企鹅活动对土壤环境的影响。2.2019年北极新奥尔松地区表层土壤重金属浓度分别为Cu:10.67～18.83mg/kg、Zn:39.66～53.01 mg/kg、Pb:7.63～25.35 mg/kg、Cr:45.69～58.02 mg/kg、Cd:0.128～0.202 mg/kg、Hg:0.0047～0.0285 mg/kg、As:3.15～8.71mg/kg、Ni:37.27～51.73 mg/kg。相对于南极研究区域,北极土壤重金属浓度偏低,表层土壤受到人类、生物活动影响明显小于同期南极研究区域。来源分析结果显示:Cu、Zn、As元素可能来源于大气沉降。Hg、Cr、Ni元素可能来源当地的煤矿产业开发以及全球的化石燃料燃烧。风险评价结果显示:北极土壤重金属潜在生态风险较小,区域环境较为清洁,应适当关注Cd、As元素对土壤环境的影响。3.南极帽贝、南极褐藻、革首南极鱼、苔藓重金属含量调查显示:1)革首南极鱼大、中鱼主要表现在Cu、Zn、Cd元素在内脏和鱼鳃的蓄积,小鱼表现在Cr、Cu、As、Pb元素在内脏的蓄积。2)苔藓样本在企鹅岛灯塔站点Cu、Zn、As、Cd元素浓度分别为27.63、24.88、3.01、0.211 mg/kg,远高于其他5个站点,该站点可能受到表层土壤中企鹅粪便的影响。3)南极褐藻各元素浓度在企鹅岛站点均高于生物湾站点,Cu、Zn元素是生物湾站点的2.31倍、2.68倍,企鹅岛站点的褐藻样本很大可能受到企鹅为代表的生物活动影响。4)南极帽贝样品重金属元素主要富集于胃和肝脏组织中,肌肉组织中含量较低。5)生物放大系数BMF表明同一样本由上一层级到下一层级污染物的传递效率是一致的,不同元素差异可能与不同生物体对不同元素的生物利用度有关。
刘昂[2]（2021）在《极地多环芳烃和有机氯污染物分布特征、源解析及风险评价》文中进行了进一步梳理作为持久性有机污染物（POPs）典型代表的多环芳烃（PAHs）和有机氯农药（OCPs）,具有半挥发性、难降解性等特征。目前在南北极地区均检测到PAHs和OCPs的存在,南北极在全球气候变化、大气与海洋物质能量交换过程中处于重要地位,且极地的生态系统比较脆弱,污染物可能会对极地的生态环境造成严重威胁。因此对极地多介质环境中污染物的监测与分析则显得尤为重要。本论文以第三十五次（2019年）、第三十六次（2020年）南极科考和第十次（2019年）北极科考期间获得的土壤和生物样品为研究对象,选择常见的16种优控PAHs和10种OCPs农药为研究目标,探究PAHs和OCPs污染物在南极和北极研究区域中的分布特征、来源和生态风险。主要的研究成果如下:（1）2019年南极研究区域表层土壤中PAHs平均含量为9.82 ng·g-1（干重,以下相同）,2020年为15.58 ng·g-1;2019年南极研究区域表层土壤中OCPs平均含量为2.01 ng·g-1,2020年为0.81 ng·g-1,呈现出下降的趋势。两年中PAHs均以LMW-PAHs为主,且呈现阿德雷岛地区>菲尔德斯半岛东部地区>菲尔德斯半岛西部地区的空间分布特征;OCPs呈现出阿德雷岛>菲尔德斯半岛的分布特征。南极研究区域PAHs主要来源于石油源和石油燃烧源,处于低生态风险;OCPs主要来源于大气传输以及历史沉降残留,不会产生生态风险。（2）南极研究区域生物样品中PAHs呈现出鱼>帽贝>磷虾>粪土>褐藻>苔藓的关系,具有随营养级逐渐放大的趋势。随着营养级增高,HMW-PAHs的占比增加。鱼头和鱼肌肉中PAHs都具有大鱼>中鱼>小鱼的规律,大鱼不同组织部位中PAHs的大小规律为:内脏>鱼头>肌肉>鱼骨。大鱼不同部位中PAHs的组成略有差异,HMW-PAHs在内脏的比例高于其他部位。可见,PAHs更容易在高营养级生物中富集放大。（3）北极研究区域土壤中PAHs平均含量为47.38 ng·g-1,高于同年南极研究区域;OCPs平均含量是2.22 ng·g-1,与同年南极研究区域基本持平。北极研究区域以LMW-PAHs为主,DDTs的残留水平略高于HCHs,以厌氧环境为主。PAHs主要来源于石油源和石油燃烧源,OCPs来源于大气远距离传输以及历史残留。PAHs处于低生态风险,OCPs不会产生潜在生态风险。
张义和[3]（2020）在《南极长城湾海洋沉积物及潮间带微生物的群落结构及宏基因组学研究》文中研究指明本研究以南极长城湾海洋沉积物（Sed1、Sed2、Sed3）及潮间带（IT1、IT2）为实验样本,在传统分离培养手段基础之上,采用Miseq高通量测序技术和传统微生物分离培养方法,对沉积物和潮间带中的微生物群落进行研究,并且进一步认识微生物多样性、微生物生态学功能、环境影响因子这三者之间的相互关系。宏基因组技术,可以在认识极地海洋微生物群落结构的基础之上,进一步了解海洋微生物在南极海洋生态系统中的生态学功能,了解功能基因的多样性特征,透析微生物与环境之间的潜在关系。Miseq高通量测序技术对Sed1、Sed2、Sed3及IT1、IT2中的微生物多样性和群落结构进行初步研究,基于门、纲、属水平统计聚类分析探究南极长城湾附近丰富的微生物资源。5个样品共有的细菌门包括拟杆菌门（Bacteroidetes）、变形菌门（Proteobacteria）、疣微菌门（Verrucomicrobia）、放线菌门（Actinobacteria）和浮霉菌门（Planctomycetes）。共有细菌属为吕氏杆菌属（Lutibacter）、γ-变形杆菌属（Gammaproteobacteria）、小纺锤状菌属（Fusibacter）、海单胞菌属（Maritimimonas）和螺旋体菌属（Blastopirelilul）。假单胞菌属（Pseudomonas）是Sed1、Sed2、Sed3中优势菌属,球状菌属（Granulosicoccus）是IT1、IT2的优势菌属。真核微生物中色矛纲（Chromadorea）和硅藻纲（Diatomea）分别是是潮间带和沉积物的优势纲。通过构建沉积物样品（Sed1、Sed2、Sed3）及潮间带样品（IT1、IT2）功能基因克隆文库,利用宏基因组学方法对功能基因类型及其物种贡献度等进行分析,结果表明:对于新陈代谢（Metabolism）、特征缺乏（Poorly characterized）、细胞信息传递（Cellular processes and signaling）和信息的储存传递（Information storage and processing）4种功能贡献度最大的菌属为变形菌属（Proteobacterial）、拟杆菌属（Bacteroides）和放线菌属（Actinobacteria）。对二、三级功能基因的固碳菌属分析中,沉积物超过40%的比例为固碳菌属,潮间带均低于20%。影响因子关联分析中pH、Zn、Cu对于潮间带样品中的Ilumatobacter、Actinobacteria和Nocardiobe为主要影响因子。pH对潮间带样品IT1和IT2产生正影响,对沉积物样品Sed1、Sed2和Sed3产生负影响。利用R2A和2216E两种由海水配置的培养基对南极长城站潮间带样品IT1和IT2进行可培养细菌的分离纯化,共分离到142株细菌,对分离菌株16S rRNA基因进行PCR扩增、测序和序列比对,发现这些菌株来自4个门,分别是变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）和厚壁菌门（Firmicutes）,分布在20个属,变形菌门有80株,达到总分离株的56.3%;其次是拟杆菌门47株、放线菌门12株和厚壁菌门3株,占到比例33.1%、8.5%和2.1%。IT1样品分离菌株中变形菌门的细菌较多到达70%,分布在8个属。IT1中的优势属是Flavobacterium和Paraglaciecola。Sulfitobacter、Zhongshania、Psychromonas、Oceanisphaera、Gelidibacter、Cellulophaga、Aequorivita、Paeniglutamicibacter、Arthrobacter、Micrococcus、Planococcus是IT1样品的特有属。南极长城湾近岸海洋微生物群是由众多微生物组成的一个复杂群落,并且是南极陆地生态系统向海洋生态系统过渡的重要代表。相关成果对于深入认识微生物在极地海洋生态系统中的生态学地位、评估极地海洋微生物群落对全球气候变化的响应与反馈、以及保护极地生态环境安全等方面具有重要的科学参考意义。
马文超[4]（2020）在《从氨基酸视角浅析极地冰川融水及毗邻近海海水有机质的成分和含义》文中研究表明长期以来,全球气候变化引起各方面的广泛关注。在高纬度地区升温更剧烈的背景下,极地冰川正在快速消融和退缩,入海物质通量增强对近海系统的影响加剧。有机质作为生态系统中物质和能量的基石,既是生态系统的重要基础,同时也对气候变化具有重要的影响和反馈。作为碳、氮双元素的重要载体,氨基酸（Amino Acids,AA）是得以在分子层面实现鉴定和识别的重要化合物,也是揭示不同生境下有机质早期成岩阶段信息的生物标志物。基于高效液相色谱法开展D型和L型氨基酸手性分子的定性和定量分析,本论文从氨基酸视角探究了北极斯瓦尔巴德群岛和南极菲尔德斯半岛的冰川融水河流及毗邻峡湾海水中的有机质成分特征,并据此解析其来源及降解特征差异;在结合冰川消融通量（或流量）数据的基础上,还初步对冰川融水向海输运的物质通量及效率进行了评估。对北极斯瓦尔巴德群岛的两处样品（新奥尔松、巴伦支堡地区）,分别于2017年8-9月和2018年7-8月在现场采集。分析结果显示,斯瓦尔巴德群岛冰川融水在有机质含量和成分上具有明显的空间异质性,并且存在季节性变化。新奥尔松地区海湾河的溶解态有机碳（Dissolved Organic Carbon,DOC）浓度为52±33μM,而巴伦支堡地区绿河的DOC浓度仅为17±7μM。在颗粒态有机质（Particulate Organic Matter,POM）方面,总悬浮颗粒物（Total Suspended Matter,TSM）、颗粒态有机碳（Particulate Organic Carbon,POC）浓度均在冰川消融鼎盛期和末期（8-10月）较高,在消融初期（6月）较低。从氨基酸视角进一步解析冰川融水及毗邻峡湾海水中的有机质成分特征,我们发现新奥尔松地区和巴伦支堡地区呈现出类似的有机质成分空间分布。对于溶解态有机质（Dissolved Organic Matter,DOM）而言,新奥尔松地区和巴伦支堡地区的DOM均表现为冰川融水较峡湾海水更为新鲜,与文献中发现的冻土本身浸出有机质降解程度低的特征相吻合。对峡湾海水而言,其DOM降解程度大、较陈旧的特点,体现了相对更强的微生物改造和修饰信号,和开阔海洋的DOM在氨基酸性质上类似。对于POM,新奥尔松和巴伦支堡地区均表现出冰川融水河流中POM的降解程度高于峡湾海水,暗示流域盆地和河床的土壤沉积物对冰川融水河流POM的重要贡献;在峡湾海水中现场生产对POM的贡献增强。在北极现场还开展了特定的DOM现场培养实验。其中,土壤浸出液开展的有机质降解性实验结果显示,新奥尔松地区土壤浸出液的DOC浓度高达550μM,巴伦支堡地区土壤浸出液的DOC浓度则低至49μM;光照培养10天后新奥尔松地区土壤浸出液的DOC浓度下降至485μM,而巴伦支堡地区土壤浸出液的DOC浓度未有明显变化。除此之外,本研究还在新奥尔松进一步开展了冰川融水DOM的培养实验。结果表明,该地区冰川融水在4天的尺度下呈现了非常高的光降解比例（78%）;但10天内的生物降解性几乎观测不到。作为对比,本研究还开展了2017年1-2月菲尔德斯半岛样品的分析。研究结果显示,该区域冰川融水河流的DOC浓度整体上高于新奥尔松和巴伦支堡地区冰川融水河流,并且在DOM的成分上表现出了和北极海湾河、绿河类似的结果:冰川融水的DOM较峡湾海水降解程度更低。但是对于POM来说,THPAA的指征参数在冰川融水和海湾中得到了非常接近的结果,暗示POM的降解程度在陆海之间的差异并不明显。在POM降解程度的空间差异这一点上,南极和北极存在显着不同。结合挪威水资源与能源署提供的海湾河逐日自动监测数据资料,本研究计算了新奥尔松地区海湾河2017年的径流量为33×106 m3,输沙量为9677 t。使用本研究获得的颗粒有机碳(POC实测值)结果来对挪威方自动逐日监测结果POC监测值进行校正,计算出海湾河单条冰川融水河流在2017年的POC通量为33 t。同时计算了新奥尔松地区和巴伦支堡地区共计16条冰川融水河流的DOC、总溶解态氮（Total Dissolved Nitrogen,TDN）以及溶解态有机氮（Dissolved Organic Nitrogen,DON）的平均浓度,并进一步结合文献通量数据,对北极斯瓦尔巴德群岛整个冰川融水输送的DOC、TDN以及DON通量进行了评估。结果表明斯瓦尔巴德群岛冰川消融驱动的DOC、TDN以及DON年输出通量分别为7271 t、3627 t和1697 t。更进一步,基于我们自己在南极菲尔德斯半岛的化学调查结果,并结合文献冰川融水通量值,本研究估算了南极乔治王岛冰帽年输出DOC、TDN和DON的通量分别为734 t、100 t和4.9 t。与其它泛极地冰川融水和河流体系（例如西伯利亚、阿拉斯加和格陵兰冰盖）相比,斯瓦尔巴德群岛和乔治王岛冰帽具有较高（甚至最高）的DOC、TDN输送效率（即通量除以冰川面积的加权值）。进一步对比南极和北极该两处区域,我们发现虽然斯瓦尔巴德群岛冰川和乔治王岛冰帽输送TDN的效率相近,但其中DON的组成比例却截然不同:斯瓦尔巴德群岛冰川融水输送的TDN中DON约占50%,而乔治王岛冰帽中这一比例仅为5%。
张万里[5]（2020）在《亚南极菲尔德斯半岛抗生素抗性微生物抗性水平、组成特征及耐药机制》文中研究说明近年来,环境中抗生素抗性是全球关注的问题。然而,人们对亚南极抗生素抗性微生物（antibiotic resistance bacteria,ARB）的分布特征和耐药机制的研究极少,尽管这些研究对评估南极污染程度以及评估无人类居住环境中抗生素抗性微生物的“基线”很重要。为了解决以上问题,本研究选取亚南极菲尔德斯半岛作为亚南极典型代表性区域,分析其土壤、沉积物中ARB的抗性水平,掌握亚南极多介质中ARB的分布特征;恒温摇床培养不同性状ARB进行菌种鉴定,进一步揭示了亚南极菲尔德斯半岛ARB组成特征。检测不同种属ARB中295种抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）和16S r RNA的丰度水平,探究了南极菌株中ARGs的组成特征以及耐药机制。实验结果表明:（1）亚南极菲尔德斯半岛普遍存在磺胺二甲基嘧啶和环丙沙星抗性微生物。在湖泊、海洋沉积物和土壤中均检测到环丙沙星抗性微生物,而磺胺二甲基嘧啶抗性微生物并没有在全部海洋沉积物检测出。环丙沙星和磺胺二甲基嘧啶抗性微生物最高丰度分别为52 CFU/g、80 CFU/g,与受人为活动影响的低纬度区域相比,污染水平较低。同时,通过对比不同站位点抗性微生物的耐药率,亚南极菲尔德斯半岛ARB的丰度水平受人为活动和动物迁徙的影响。（2）通过构建系统进化树,得出亚南极菲尔德斯半岛内大部分ARB属于变形菌门（Protectorate）,其中假单胞菌属（Pseudomonas）细菌在磺胺二甲基嘧啶抗性微生物中表现出非常明显优势。（3）采用实时定量PCR技术分析17株ARB中295种ARGs。结果显示,ARB中检测出106种ARGs,其中sul A、fol P-03、acr A-04、str B、qac Edelta1-01、pik R2、va C-03、qac H-01、mex F、cml A1-01、acr A-05、tet（34）检出率（菌株检出数占总菌株数）50%以上。通过抗生素抗性与对应ARGs对比分析中,发现全部的磺胺二甲基嘧啶抗性微生物均含有磺胺类ARGs,而环丙沙星抗性微生物部分含喹诺酮类ARGs。（4）ARB具有五种耐药机制:a、抗生素灭活;b、产生整合酶分解抗生素;c、细胞保护;d、主动外排泵;e、分泌转座酶。为了探究遗传元件在极地微生物抗生素抗性基因传播的作用,通过分析抗生素抗性基因与遗传元件的相关性,发现int I-1与pik R2之间存在强正相关,而tnp A-05和tnp A-02与sul A、fol P-03、str B、qac Edelta1-01、cml A1-01之间均存在极强的正相关,表明遗传元件传播微生物抗生素抗性的规律同样适用于亚南极环境。
高云泽[6]（2020）在《南极菲尔德斯半岛生态环境影响因素及现状评估》文中指出南极,是人类致力于世界和平与科学研究的自然保护区,其生态环境正遭受着全球气候变化及人类活动的严峻挑战。位于西南极的菲尔德斯半岛是南极地区较大的无冰区,属气候变化显着、人类活动较为频繁区域。选取菲尔德斯半岛为研究对象,评估半岛生态环境压力与状况,对于南极生态环境潜在风险评估和变化趋势预警,以及对生态环境保护政策制定具有重要指示意义。为全面定量评估多重因素影响下半岛生态环境状况,本研究借鉴海洋生态系统评估方案制定了菲尔德斯半岛生态环境DASAR（驱动因子Drivers,人为活动Activities,状态变化State change,评估Assessment,响应Responses）评估方案。根据该评估方案,将人类活动、气候变化和环境污染物作为主要影响因素,开展生态健康评估和累积性影响评估,定量解析菲尔德斯半岛生态环境压力及现状。为明确各因素对半岛生态环境的压力大小,本研究针对菲尔德斯半岛陆地103块0.25 km2区域开展累积性影响评估,结果显示,半岛陆地区域累积影响分数（Ic）范围为0～39.4,整体受影响水平较低。其中,累积性影响高（Ic>13.46）、中（9.76<Ic≤13.46）、低（Ic≤9.76）等级面积占比大约为1:1:3。高累积性影响区域（21.3%）主要位于半岛中部、东部及阿德雷岛区域,这些区域为人类主要活动区域和企鹅栖息地。气候变化（Ic=5.1）、有机污染物（Ic=2.6）及旅游业（Ic=0.7）影响最大。根据累积影响评估结果将菲尔德斯半岛分为9大区域开展生态健康评估,结果显示,半岛整体生态健康状况良好。其中,2个区域健康状况为“差”,累积性影响分数也较高。1个区域健康状况为“较差”,但此区域受累积性影响较低,主要由对人类活动较为敏感的南方巨鹱区域数量变化导致。生态健康评估结果表明,生物多样性指标对评估结果影响较大。除气候变化外,有机污染物对半岛生态环境具有最高累积性影响。本研究对半岛2013～2019年大气、土壤及湖泊中多环芳烃（PAHs）、多氯联苯（PCBs）和六溴环十二烷（HBCDs）数据进行分析,并开展了三类半挥发性有机物（SVOCs）的来源解析及健康风险评估工作。结果显示半岛SVOCs整体浓度水平较低,但存在特殊监测值高于低纬度地区浓度值的情况。大气中PAHs与PCBs随时间呈整体下降趋势,在湖泊、土壤介质中没有显着年际变化趋势。HBCDs在大气、湖泊中检出率较低。三类SVOCs源解析结果显示,本地源如站基柴油燃烧、溢油事故、建筑材料和垃圾释放等影响作用显着。根据美国环境保护署推荐的致癌风险增量评估标准,当暴露时间达一年,站基科研人员通过饮水及呼吸两种途径摄入SVOCs致癌风险远低于10-6,无致癌风险。在综合分析与评估下,本研究指出对于半岛陆地生态环境保护方面需要从站基废气和垃圾排放、应急事故处理、日常设施维护,以及旅游业管控方面严格着手,从而有效提升半岛生态环境保护效率。
王雪莹[7]（2020）在《偏远地区海鸟生物传输作用对氮、磷和重金属元素生物地球化学循环的影响》文中研究指明海鸟,作为陆地和海洋之间卓越的生态系统工程师,通过生物传输的方式,一方面为栖息地生态系统提供大量的氮和磷等营养物质,另一方面增加了栖息地附近海洋源重金属等污染的风险。迄今为止,全球有关海鸟生物传输作用的研究报道非常多,但大部分集中在宏观尺度上的调查,缺乏微观尺度上的机制解读。例如,很多研究表明海鸟带来的氮等营养元素对植物生长和群落结构造成显着影响,但并未从机理上深入剖析海鸟带来的氮元素如何影响植物对氮的利用。此外,海鸟粪中包含大量的磷元素,这可能会对周围湖泊等水生生态系统中的磷循环产生显着影响,目前大多数研究关注磷的总量而缺乏磷形态的研究。在海鸟的生物传输引起的重金属污染方面,先前大多数研究关注海鸟本身组织或鸟粪中重金属元素总量的高低,而忽略了对海鸟食物的重金属含量调查,以及重金属不同形态的分析。因此,本研究将聚焦以上问题,选择远离人类直接影响的偏远地区——南极和西沙群岛海鸟活动区作为主要研究区域,通过野外考察采集土壤、植物、鸟粪土沉积、现代海鸟粪、海鸟食物（飞鱼和鱿鱼）、湖水、湖泊沉积物等不同类型环境样品,并从鸟粪土剖面中获取了鸟粪颗粒、鱼骨、鱼鳞等生物残体,从古今结合和空间对比的角度出发,围绕海鸟的生物传输对栖息地氮、磷循环以及重金属污染的影响这一关键主题,在室内开展元素总量、形态以及稳定同位素分析工作,包括单一形态氮稳定同位素方法、化学连续提取法以及31P核磁共振技术的应用,利用多学科交叉的研究方法重点解析了南极和西沙地区海鸟的生物传输作用对其栖息地生态环境的影响。主要的发现点简述如下:1.海鸟的生物传输对南极陆地和水生生态系统氮循环的影响为了评估企鹅粪带来的氮在空间上的影响范围及其对植物氮利用策略的可能影响,本研究在东南极维多利亚地企鹅巢穴区内外采集土壤、苔藓、湖水、藻类（微生物席）及沉积物样品,室内进行总氮和无机氮（铵态氮、硝态氮）的含量及其氮同位素分析。通过综合对比分析,初步构建了企鹅活动区附近生态系统中氮的循环过程,明确了企鹅粪转运来的氮是其周围生态系统非常重要的氮源。企鹅粪的输入增加了土壤中的氮含量,特别是铵态氮含量,并使得企鹅巢穴区附近的土壤、苔藓、藻类呈现富集15N的特征。结合相关文献研究结果,认为企鹅粪在空间尺度上的影响范围较大,即使是远离企鹅巢穴区（>1 km）的土壤仍然受到了来自企鹅粪挥发氨的影响。此外,企鹅活动对苔藓的氮利用策略也有显着影响。无机氮同位素分析结果表明,在无鸟粪影响的情况下,苔藓可能倾向于利用无机氮,而溶解的有机氮则成为生长在鸟粪土周围苔藓的重要氮源。企鹅活动除了对陆地生态系统的氮循环产生显着影响之外,对其栖息地附近的水生生态系统也具有较大影响。例如,水生藻类的δ15N值随着相对于企鹅巢穴区的距离呈现梯度变化,靠近企鹅巢穴区的藻类δ15N值较正（10.4±1.7‰）,远离企鹅巢穴区的藻类δ15N值较负（-11.7±1.0‰）,而位于中间位置采样点的藻类δ15N值为-0.5‰。此外,企鹅活动区周围水样和湖泊沉积物的氮同位素值也具有相似的特征,表明陆地鸟粪土中的氮通过径流、下渗和反硝化作用等途径发生流失,引起附近湖泊水体及沉积物中的氮含量（特别是铵态氮）显着增加,且明显富集较重的氮同位素信号。为了开展企鹅的生物传输作用在东、西南极之间的对比研究,野外采集了西南极乔治王岛（菲尔德斯半岛、阿德雷岛、巴顿半岛）的苔藓及其下覆土、地衣及其下覆土以及湖水样品,室内对这些环境样品中的总氮、铵态氮、硝态氮含量及其氮同位素组成开展了分析。结果表明,相比于未受企鹅活动影响的样品,受企鹅活动影响的苔藓和地衣中氮含量、氮同位素值更高,并发现这些苔藓和地衣下覆土中铵态氮是主要的无机氮形态,这与东南极的研究结果相一致。氮同位素的分析结果表明,地衣的潜在氮源并非来自土壤,地衣主要吸收大气沉降的氮,这与苔藓的氮来源明显不同。此外,东、西南极受企鹅活动影响的湖水氮含量之间也存在较大差异,西南极阿德雷岛受企鹅粪影响的湖水样品中硝态氮含量高于铵态氮,而东南极难言岛的情况则相反,受企鹅粪影响的湖水中铵态氮含量高于硝态氮,这可能与两个地区水体中微生物、气候等环境因素显着不同有关,在未来还需进一步开展研究。2.西沙不同岛屿氮状况的空间分布特征为了阐明海鸟和人类活动对西沙土壤—植物系统氮循环的可能影响,对西沙典型岛屿如七连屿、东岛和永兴岛土壤、植物的氮含量及其氮同位素组成开展了对比分析。研究结果表明,不论是否受到海鸟活动的影响,西沙岛屿土壤中硝态氮的平均含量（12.33±12.88 mg/kg,n=12）显着高于铵态氮（3.02±2.86 mg/kg,n=12）,这与南极土壤中铵态氮的平均含量高于硝态氮的结果显着不同。其原因一方面可能归因于西沙岛屿的气候、温度、土壤微生物等条件非常有利于硝化作用的发生,使得部分铵态氮转化成了硝态氮,另一方面也可能与西沙岛屿土壤中铵态氮遭受了大量流失而出现亏损有关。海鸟粪的输入增加了西沙岛屿土壤的氮含量,并造成土壤和植物叶片氮同位素值明显增加,这与南极的研究结果基本一致。对于受到人类活动影响较大的永兴岛,尽管在现代几乎很少有海鸟活动,但表层土壤中铵态氮含量及铵态氮同位素值非常高,且植物叶片的氮同位素值也非常高,这很可能与人类活动的影响有关。因此,随着人类活动在西沙岛屿的逐渐增强,人为输入的氮源对岛屿氮循环的影响应该引起重视。3.海鸟的生物传输对东南极湖泊磷循环的影响南极无冰区分布着大量的企鹅巢穴,而企鹅粪中富含丰富的磷等营养元素,这对周围的陆地和水生生态系统产生了重要影响。为了评估企鹅的生物传输对湖泊水生生态系统的影响,构建企鹅活动区磷的动力学循环过程,对东南极罗斯海难言岛企鹅活动区附近的四根湖泊沉积物中磷形态分布特征及其主要影响因素开展了深入研究。通过化学连续提取法以及液相31P核磁共振（31P-NMR）分析技术,测定了湖泊沉积物中的五种磷形态含量以及特定存在的有机磷（OP）化合物。结果表明,无机磷（IP）是四个湖泊沉积剖面中的主要磷形态,OP的比例相对较低。受鸟粪影响的沉积物中以Fe/Al-P为主,鸟粪输入显着增加了沉积物和水体中生物可利用的磷（BAP）含量。水生藻类（微生物席）的输入使得沉积物中OP含量显着增加,从而促使沉积物中磷的释放潜力增加。综合分析沉积剖面中磷形态分布与理化参数分析结果,发现有机质的来源是影响沉积剖面中磷含量和形态分布的主要因素。此外,沉积环境,如粒度、pH值和TOC含量也是影响沉积物中磷形态分布的重要因素。31P-NMR图谱分析结果表明,无机正磷酸盐是所有湖泊沉积物中磷存在的主要形态,而磷酸单酯是主要的OP形态,并且随着剖面深度的增加,检测到的磷酸单酯信号迅速减弱,这可能与沉积后的有机磷发生了矿化作用有关。4.西沙岛屿海鸟生物传输作用与重金属污染记录为了调查西沙海鸟生物传输作用带来的重金属污染的影响,本研究主要以西沙海鸟粪土层、鱼骨残体和现代鱼肉为主要环境样品,结合历史和现代过程,开展重金属污染分析工作。选取西沙南岛一个长达700年的鸟粪土沉积物（ND1）作为研究对象,并从中提取出了鱼骨这种生物残体,同时分析沉积物和鱼骨的Cu、Zn、Cd、Hg含量。结果表明,ND1沉积物中Cu、Zn、Cd、Hg的含量随时间的变化和鸟粪所占沉积物比例随时间的变化趋势相一致,且沉积物中Cu、Zn、Cd、Hg含量的峰值对应于海鸟数量较多的时期,即海鸟数量越多,传输重金属的量越多。对鱼骨样品利用傅里叶变换红外光谱技术分析其保存状况,结果表明1850年以前的鱼骨很可能因为沉积物中鸟粪的侵蚀而发生了成岩蚀变作用,不能用于重建岛屿重金属污染的历史记录,说明富含重金属元素的鸟粪对环境的影响不容忽视。而1850年以后的沉积物样品及其中保存较好的鱼骨样品的重金属含量均表明,自1850年以来西沙南岛受到的人为源重金属污染逐渐增强,特别是Zn污染较为明显。另外,从现代过程出发,重点分析了西沙海鸟的两种主要食物——飞鱼（Exocoetus volitans）和鱿鱼（Uroteuthis chinensis）的Hg 污染。结果表明,鱼肉组织中Hg含量和鱼的大小（体重和体长）及营养级之间表现出显着正相关关系,说明随着海鸟所捕食物个体大小的增加,以及食物所处营养级的增加,可能导致海鸟体内或海鸟粪中重金属含量增加,进一步通过海鸟的生物传输作用使得海鸟栖息地面临重金属污染的风险。5.南极鸟粪土中Cd相态的分布特征重点选取企鹅生物传输带来的典型重金属Cd作为目标元素,结合总量和不同相态的分析,对比分析了东南极鸟粪土和背景土壤中Cd含量的差异,与此同时,对难言岛企鹅活动区周围湖泊沉积物中Cd相态的分布特征进行了分析,初步解析了 Cd的环境地球化学过程。结果表明,企鹅粪的输入增加了土壤Cd含量,特别是铁锰氧化物结合态和有机束缚态Cd的含量,但最终Cd主要以残余态的形式长期保存在鸟粪土中。对难言岛湖泊沉积物不同Cd相态的分析发现,受鸟粪影响的沉积物中Cd残余态所占比例明显增加,表明Cd的迁移性随着鸟粪输入的增多而有可能受到抑制。值得注意的是,由于新鲜企鹅粪中的总Cd含量较高,且其中铁锰氧化物结合态和可交换态Cd的含量较高并易发生迁移,因此由海鸟的生物传输带来的Cd污染问题不容忽视。
陈源清[8]（2020）在《南极湖泊沉积物硫形态转化及其对微量重金属生物有效性的影响》文中研究表明硫作为重要的营养元素之一,其生物地球化学迁移、转化、循环与有机质的分解,碳、氮、磷的循环利用,水体酸化和微量重金属元素的生物有效性等一系列过程紧密耦合,对维持湿地生态系统的功能发挥着至关重要的作用。南极企鹅以鸟粪的形式将大量营养物质（C、N、S、P）、微量重金属和持久性有机污染物从海洋运输到湖泊湿地系统,形成鸟粪土沉积物,并已成为研究过去企鹅生态演变与气候环境变化的独特载体。但有关鸟粪土沉积物营养盐,特别是硫元素的生物地球化学转化循环研究还很有限。本文分析了南极阿德雷岛柱状粪土沉积物C1和菲尔德斯半岛原生湖泊沉积物C2的多个理化指标和各种硫形态含量,研究了两种湖泊环境中硫的形态分布、转化及其对微量重金属生物有效性的抑制作用。获得以下结果、结论。（1）C1沉积物中总有机碳（TOC）、总磷（TP）、总氮（TN）以及总硫（TS）的含量均远高于C2,它们的垂直分布趋势相对一致,表明其营养主要来源于企鹅粪的输入。C1沉积物中,有机硫（Org-S）是硫的主要赋存形态,含量为220.49-10299.75μg/g（均值为2675.49μg/g）,其含量在8 cm处出现一个低值,随后上升,15 cm出现较高的值后呈波动趋势,45 cm后升高并在52 cm处达到最大值;硫酸盐(SO42-)是无机硫的主要赋存形态,含量为191.49-6981.99μg/g（均值为986.20μg/g）,其垂直分布趋势在上部30 cm与Org-S相反,在8 cm达到一个较高的值,随后下降,在15 cm处含量较低,随后在较低的水平波动,45 cm之后急剧上升并在底部达到最大值;酸可挥发态硫（AVS）来源于SO42-的异化还原,含量为3.16-1550.68μg/g（均值为331.11μg/g）,其在次表层8-19 cm处含量较高,45 cm处出现最小值,在底部达到最大值;而黄铁矿硫（CRS）的含量仅为7.22-312.43μg/g（均值为61.95μg/g）,其在8 cm处出现最小值,在15 cm处出现一个较高的值,随后在较低水平波动,45 cm之后急剧上升,在底部达到最大值。C2沉积物中总有机碳（TOC）、总磷（TP）、总氮（TN）以及总硫（TS）的垂直分布呈波动的趋势,其中硫元素主要由Org-S和SO42-组成;C1沉积物AVS是还原态无机硫（RIS）的主要赋存形态,而C2沉积物中RIS的主要赋存形态是CRS,表明C2沉积物中AVS已向CRS有效转化。研究结果指示,C1沉积物中高有机质含量很可能促进了硫酸盐的还原并限制了AVS向CRS的转化。（2）C1沉积物中Cu和Cd含量分别为56.32-778.76μg/g（均值为298.76μg/g）和0.65-9.99μg/g（均值为4.54μg/g）,可氧化态是它们的主要化学形态;Zn的含量为116.53-881.30μg/g（均值为391.49μg/g）,弱酸提取态和残渣态是其主要的化学形态。而C2沉积物中Cu的含量为32.46-49.50μg/g（均值为39.35μg/g）,弱酸提取态是其主要的化学形态;Zn的含量为44.03-62.98μg/g（均值为51.58μg/g）,可氧化态是其主要的化学形态;Cd的含量为0.19-0.27μg/g（均值为0.24μg/g）,弱酸提取态和残渣态是其主要的化学形态。C1沉积物中微量重金属的垂直分布趋势与理化指标相似,表明其均来自于企鹅粪的输入。C2沉积物中微量重金属的垂直分布呈波动趋势,推测这与该地区的环境变化有关。微量重金属BCR形态分析结果显示,C1沉积物中Cu和Cd以可氧化态为主要赋存形态,而Zn以弱酸提取态与残渣态为主要赋存形态;C2沉积物中Cu和Cd以弱酸提取态为主要赋存形态,Zn以可氧化态为主要赋存形态。在沉积物中,我们用同步提取态金属（Simultaneous Exraction Metals,以下简称SEMs）与AVS的比值来判断其生物有效性。C1沉积物中ΣSEM/AVS比值整体小于C2,表明其微量重金属迁移性小于C2。C1沉积物ΣSEM/AVS比值在次表层和深层出现低值,C2沉积物ΣSEM/AVS比值在底部出现低值,这可能与硫酸盐还原菌的垂直分布有关。Cd在企鹅粪中可交换态超过50%,而在C1粪土沉积物中主要以稳定的硫化物结合态存在,表明企鹅种群活动虽转移大量海洋来源的有毒有害微量重金属至淡水环境,但其带来的高有机质和硫素在沉积过程中发生强烈的硫酸盐还原,形成的S2-与可交换态微量重金属结合,显着制约了沉积物中Cd的生物有效性。
王晴[9]（2019）在《极地环境氮转化及其功能微生物群落多样性》文中认为氮是组成核酸和蛋白质的必要元素之一,是许多生态系统的主要限制性营养元素。在自然界中,微生物驱动着氮素生物地球化学循环过程,形成了复杂的氮循环网络。近十多年来,随着免培养的分子生物学技术的发展,包括厌氧氨氧化（Anammox）、完全氨氧化（Comammox）等若干新的氮转化过程,和氨氧化古菌（AOA）等一些原本未知的氮转化微生物被发现,挑战了人们以往对氮素生物地球化学循环的理解。因此,有关环境中氮生物地球化学循环过程、相关功能微生物群落多样性及其影响机制的研究,已成为环境科学研究的国际前沿性课题。目前,学者们已经对全球陆地和水生态系统氮循环过程,及其功能微生物多样性开展了大量的研究。然而,关于极地生态系统,特别是南极苔原和湖泊环境中氮转化及其功能微生物多样性特征,人类还知之甚少,南极极端环境中是否存在厌氧氨氧化过程及其在氮循环中的作用,还未见有文献报道。因此,在全球变化的背景下开展南极环境氮循环过程与功能微生物多样性的研究尤为重要。鉴于此,本文以西南极法尔兹半岛地区和北极新奥尔松地区作为研究区域,采用泥浆实验结合15N稳定同位素示踪方法,以及克隆文库、宏基因组、荧光定量PCR等分子生物学方法,系统研究了南极与北极苔原土壤、湖泊与海洋沉积物中厌氧氨氧化、反硝化、硝化、硝酸盐异化还原（DNRA）等氮转化的速率及其影响因素,分析了厌氧氨氧化细菌（AnAOB）、氨氧化细菌（AOB）与氨氧化古菌（AOA）、反硝化细菌等氮转化微生物群落的分布和多样性变化规律及其影响因素;综合解析了它们对极地苔原和湖泊环境氮循环过程的影响;探讨了环境因子和海洋动物活动对极地环境氮转化过程及其功能微生物的影响机制。主要研究内容与研究结果概括如下:1.南极苔原土壤氨氧化过程及相关微生物群落多样性变化特征采集了南极法尔兹半岛和阿德雷岛五个不同生态区苔原土壤,包括海豹聚居地土壤（SS）、企鹅聚居地土壤（PS）和邻近的苔原土壤（PL）、苔原沼泽土壤（MS）和高地背景苔原土壤（BS）,在室内研究了苔原土壤氨氧化速率、氨氧化细菌（AOB）和氨氧化古菌（AOA）群落的组成和多样性分布规律,及其影响因素。结果表明:苔原土壤PS、SS和PL中氨氧化细菌（AOB）的丰度显着高于氨氧化古菌（AOA）,而MS和BS中AOB和AOA的丰度相似;企鹅和海豹的活动导致了 AOB与AOAamoA基因丰度比呈现出巨大波动（1.5×102～3.2×104）。在15℃培养条件下,苔原土壤氨氧化速率（PAOR）的变化范围为0.64～9.91 nmol N g-1 h-1,企鹅和海豹聚居地土壤（SS,PS）中的PAOR显着高于苔原土壤PL、MS和BS（P<0.05）,且与AOB amoA基因丰度显着正相关（P<0.01）,表明AOB在动物聚居地土壤的硝化作用中起到了更重要的作用。基因系统发育分析表明:苔原土壤中AOA和AOB分别来自Nitrososphaera和Nitrosospira谱系。企鹅或海豹活动显着改变了土壤AOA和AOB群落的组成。海豹聚居地（SS）和企鹅聚居地（PS）土壤中AOB amoA基因的多样性,高于非动物聚居地苔原土壤（PL、MS）。AOB和AOA丰度及其群落组成与海洋动物活动有关的土壤生物地球化学过程改变（如:土壤碳氮比的改变、动物排泄物输入的总氮、氨氮和磷）有关。总体上,氨氧化活性及功能微生物菌群动态受控于海洋动物活动影响的土壤生物地球化学特性的改变。2.南极苔原土壤Anammox、反硝化和DNRA过程及其对氮循环的贡献通过宏基因组测序发现了南极苔原土壤中存在厌氧氨氧化菌（AnAOB）。企鹅聚居地土壤中AnAOB占总测序细菌的0.18%;其中Candidatus Kuenenia stuttgartiensis的数量最多,占总 AnAOB 的 61.9%。苔原土壤 Anammox 16Sr RNA基因丰度为（9.79±0.11）×106～（1.61±0.08）×108copies g-1soil,与土壤pH值呈显着正相关（P<0.01）;在4℃培养条件下,土壤Anammox速率为0.02～2.08 nmol Ng-1 h-1,与土壤中氨氮（P<0.01）、总磷（P<0.05）和总硫（P<0.01）含量呈显着正相关,而与土壤碳氮比呈显着负相关（P<0.01）。苔原土壤反硝化细菌nirS基因丰度为（1.21±0.07）×106～（2.22±0.10）×108 copiesg-1 soil,与土壤氨氮含量呈正相关（P<0.05）,而与土壤含水率（P<0.05）、碳氮比（P<0.01）和总碳含量（P<0.01）呈负相关。反硝化速率为0.16～39.79 nmol Ng-1h-1,与土壤pH值（P<0.01）及硫含量（P<0.01）呈正相关,与土壤碳氮比呈负相关（P<0.05）。Anammox过程对土壤脱氮作用的贡献率为3.8%～62.0%,受到与动物活动相关的土壤C:N（P<0.05）和硝氮/氨氮比值（P<0.01）的影响,在C:N高的非动物活动区贡献率较高,动物活动区土壤脱氮则以反硝化过程为主。苔原土壤硝酸盐异化还原成氨（DNRA）速率为0.1～10.55 nmolNg-1h-1,与土壤磷（P<0.01）、硫（P<0.01）含量呈正相关,与土壤C:N呈负相关（P<0.05）,贡献了土壤总硝酸盐减少的3.5%～74.1%,并在非动物活动区苔原土壤中与Anammox过程存在耦合作用。3.南极湖泊沉积物氮转化及其相关微生物群落多样性变化特征使用15N-同位素示踪和分子生物学方法,分析南极法尔兹半岛和阿德雷岛G湖、Y3湖、Y4湖、长湖和燕鸥湖沉积物中厌氧氨氧化、氨氧化、反硝化和DNRA过程的速率及其功能微生物多样性变化特征。发现在南极G湖、Y3湖、Y4湖、长湖和燕鸥湖沉积物中存在Anammox菌,测序结果表明这些序列多与属于Anammox菌’Brocadia’ 属的序列相关;Anammox 1 6S rRNA基因丰度范围为（1.09±0.06）× 106～（1.33±0.05）× 108 copies g-1 sediment,其群落结构主要受到 pH的影响（P<0.05）。在G湖、Y3湖和Y4湖沉积物中检测到亚硝化螺菌属（Nittosospira）AOB;在Y2湖和燕鸥湖沉积物中,存在属于group 1.1b Nittososphaera cluster的AOA;RDA分析表明C:N 比是影响AOA、AOB空间分布的关键因素（P<0.05）。沉积物四种氮转化过程中,DNRA活性最强,在4℃培养条件下反应速率为0.11～0.73 nmol N g-1 h-1,可能与低有机分解速率造成的沉积物中高有机碳含量有关。湖泊沉积物中Anammox速率为0.05～0.49 nmol Ng-1h-1,与DNRA过程相耦合提供了高达38.1%～91.4%的脱氮贡献比,在南极湖泊氮循环过程中发挥了不可忽视的作用。4.北极王湾海洋沉积物中氮转化及其相关微生物群落多样性变化特征王湾沉积物中检测到的AnAOB均属于浮霉菌门的Candidatus Scalindua属,平均基因丰度为（1.30±0.82）× 107 copies g-1 sediment;AOA 大多属于 group 1.1a Nitrososphaera cluster,AOB序列均属于β-变形菌亚纲的（AOA）亚硝化螺菌属（Nitrosospira）。AOB amoA基因丰度（1.61±1.03）× 108 copiesg-1,高于沉积物中AOA amoA的基因丰度（6.42±5.52）× 105copiesg-1 sediment。北极王湾由内向外,Anammox 16SrRNA 基因（P<0.01）、nirS 基因（P<0.05）和 AOB amoA 基因（P<0.01）丰度均与沉积物中TOC/N 比值呈正相关。在4℃培养条件下,沉积物中Anammox速率为（0.46±0.11）nmol N g-1h-1,对脱氮作用的贡献率为48.5%～62.7%。沉积物中DNRA速率为（0.90±0.62）nmol Ng-1h-1,占沉积物总硝酸盐还原的27.3%～67.3%,且与沉积物中氨氮含量呈负相关（P<0.05）。硝化速率为（0.69±0.36）nmol N g-1 h-1,与沉积物中总碳含量呈负相关（P<0.05）。5.北极苔原土壤氮转化及其相关微生物群落多样性变化特征发现北极新奥尔松苔原土壤中Anammox16SrRNA基因丰度很高,平均值为（8.48±8.16）×107copiesg-1soil,但未检测到Anammox的活性。苔原土壤中AOA amoA 基因丰度（9.09±0.91）× 106 copies g-1 soil,高于 AOB amoA 的基因丰度（3.20± 1.31）× 106 copies g-1 soil（P<0.05）。在 4 ℃培养条件下,土壤反硝化速率为（3.03±1.79）nmol Ng-1h-1,高于土壤硝化速率（1.16±0.05）nmol Ng-1h-1。分析显示土壤含水率（P<0.05）,以及总碳（P<0.01）、总有机碳（P<0.05）、总氮（P<0.05）、氨氮（P<0.05）含量是决定新奥尔松苔原土壤反硝化活性的关键因素。土壤中DNRA速率为（0.33±0.17）nmol N g-1h-1,与土壤硫含量相关（P<0.05）,推测与无机化能自养硫细菌有关。相关分析表明:由密闭箱法测得的苔原土壤N20通量（7.6～14.6μg（N2O）m-2 h-1）与土壤硝化速率呈显着正相关（P<0.01）,而与反硝化速率关系不显着;表明新奥尔松苔原土壤N20的源汇功能主要由硝化过程有关的微生物驱动。
张宇旻[10]（2019）在《南极菲尔德斯地区土壤微生物多样性分布演替规律和细菌资源研究》文中研究表明微生物地理学（Microbial biogeography）是研究微生物多样性在空间和时间上的分布,微生物演替（Microbial succession）则是研究微生物群落随时间推移的变化,以及在新环境中如何定殖。微生物群落的地理分布和演替规律一直以来是微生物生态学的核心问题。南极位于地球的最南端,生物群落结构相对简单,微生物是极端环境下行使物质营养循环的核心。低温、寡营养和较少的人类活动使得南极地区成为研究微生物群落分布和演替的独特场所。南极菲尔德斯地区属于亚南极海洋性气候,其地质形成主要受火山、冰盖和海洋的影响,形成了海岸抬升阶地、冰缘、冰雪侵蚀等地貌,形成了以第三纪火山岩（Tertiary volcanic rock）和第四纪抬升海滩（Holocene raised beach）为主要地貌的地质特征。在20132015年期间,中国科学院植物研究所、山东大学和武汉大学等单位的科考人员在南极菲尔德斯地区建立了12个永久性植物样方,用于研究海洋性南极植被（苔藓、地衣和发草）和微生物对气候变化的长期响应。本论文即是以南极菲尔德斯区域植物样方、阶地和冰盖前缘土壤作为研究对象,研究此区域微生物分布和演替规律,并发掘新的微生物资源和功能。首先,我们分析了菲尔德斯地区12个样方中土壤微生物（细菌、古菌和真菌）群落结构和多样性,发现根据土壤元素和环境因素的差异可以将样方分为两组（Group 1和Group 2）,分别位于第四纪抬升海滩地貌和第三纪火山岩地貌,而两组样方中的原核微生物也能明显区分开来。样方中的优势细菌门为放线菌门（Actinobacteria,24.2%）、酸杆菌门（Acidobacteria,14.7%）、变形菌门（Proteobacteria,15.1%）、绿弯菌门（Chloroflexi,12.3%）和芽殖单胞菌门（Gemmatimonadetes,7.2%）;优势古菌门为泉古菌门（Crenarchaeota,94.5%）和广古菌门（Euryarchaeota,5.5%）;优势真菌门为子囊菌门（Ascomycota,69.1%）、担子菌门（Basidiomycota,17.6%）和接合菌门（Zygomycota,4.5%）。其中Group1中丰富度较高的菌群为α-变形菌门（Alphaproteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）;而Group 2中丰度较高的菌群为Thermoleophilia纲和Geobacillus属。相关性分析表明,原核生物群落的分布与土壤元素组成最相关（Pearson检验,r=0.59,P<0.01）,其次是环境因子(土壤pH、总有机碳、NO3-和植被覆盖率（r=0.59,P<0.01）。推测Group 1中的特征元素P、S、Cl和Br来源于海岸抬升过程中海洋元素的输入,而Group 2中的特征元素Si、Al、Ca、Sr、Ti、V和Fe等地壳元素则来源于第三纪火山岩石的风化。未发现真菌群落与土壤元素和环境因子之间存在显着性差异,但蒙特卡洛检验表明元素Sr、Ti、土壤pH、海拔高度以及苔藓和地衣的种类对真菌群落的多样性存在显着性的影响。研究表明,不同地貌形成过程中土壤元素和营养物质富集的差异影响了土壤发育、植物生长和微生物的群落结构,而在此区域中土壤元素的影响更大。我们的研究为小尺度地理范围下历史偶然事件也可以是微生物群落分布的决定性因素这一观点提供了新的证据,同时也表明,南极半岛及周边岛屿是研究小尺度地理范围下微生物与历史偶然事件相关性的理想场所。其次,对菲尔德斯半岛抬升地不同阶地及各阶层土壤微生物群落的分布和演替规律的研究表明,企鹅岛阶地和长城站阶地的微生物组成存在很大差异。推测是由于两个阶地不同的地质背景造成的。企鹅岛阶地属于海岸抬升阶地,每个阶层具有明确的时间梯度序列;而长城站阶地是经海岸抬升、河（海）流冲刷和冰川侵蚀等多种地质因素形成。通过土壤元素及环境因素与微生物群落相关性的分析发现Na、Cr、Si、Mg、Al和pH与长城站阶地各阶层（除E层外）原核微生物相关,P、S、Br、TOC、含水量和NH4+,与企鹅岛阶地各阶层（除S0层外）原核微生物相关。企鹅岛阶地的微生物多样性更高,其原核菌群在各层间呈现有序的变化。而长城站阶地的微生物群落在各层间差异较大,其变化并不按层高进行有序变化,较为混乱。但是两个阶地的最上层和最下层都呈现出最明显的差异,具有标志性物种,例如企鹅岛最下层的标志性细菌群有放线菌科和诺卡氏菌科等,最上层的标志性细菌群则为酸杆菌门;长城站阶地下层的标志性细菌群有Beijerincklaceae科、Crenotrichaceae科和Methylococcales目等。另外,两个阶地在一些特定属的水平上有相似的演替规律,例如阶地底层都有较多的具有硝化作用的硝酸螺菌属（Nitrospira）,而具有光自养能力的Rhodoplanes属随着阶层营养程度的提高均出现了丰度先增加后减少的趋势。研究结果表明,相比长城站阶地,企鹅岛阶地各阶层抬升的时间序列和微生物群落变化趋势相对清晰,因此更适合后期对海洋微生物向陆地微生物的群落变化、进化方向和代谢功能的更深入的研究。虽然两个阶地因地质形成原因的差异导致微生物组成和变化上不同,但也具有一些相同的演替规律。这可能是微生物在此区域为了适应从贫瘠到营养丰富变化的过程中所共有的规律。最后,在对南极科林斯冰盖前缘土壤中可培养细菌多样性的研究中,发现冰盖最前缘土壤中极地单胞菌属、冷杆菌属和黄杆菌属为优势菌属,随着土壤暴露时间增加,假单胞菌属和节杆菌属逐渐成为优势菌属。同时,从分离得到的171株细菌中鉴定了两株潜在新分类单元,并对其进行了多相分类学研究。确定其系统发育地位,将它们定为两个不同的新种,并分别命名为Flavobacterium collinsense 4-T-2T（=CCTCC AB 2014004T=LMG 28257T）和Pseudorhodobacter collinsensis 4-T-34T（=CCTCC AB 2014005T=LMG28256T）。另外,从科林斯冰盖前缘还筛选得到一株具有微量硝酸盐还原特性的节杆菌,其全基因组序列与系统发育树上相似菌株的全基因组ANI值均低于95%,GGDC值最高仅为24%,推测其为节杆菌属的一个新种。该菌株能在4℃、微量硝酸盐浓度（30μM）条件下进行硝酸盐还原反应,并确定低氧是其启动硝酸盐还原和进一步反硝化的关键因素。同时,发现了该菌株对培养基中的NO3-有聚集作用,其胞内NO3-浓度能比胞外NO3-浓度高出4,00030,000倍,并且在胞内形成多层囊膜结构。转录组分析表明该菌株在有碳源或无碳源的条件下聚集NO3-时,ABC转运系统和MFS转运系统的基因均比对照组有更多转录量,说明该菌株能在胞内形成高浓度NO3-的特性与细胞膜上的跨膜转运系统密切相关。综上,本研究为探讨南极极端环境下的微生物群落分布和演替提供了新的思路,为南极微生物的生态监测奠定了基础;并通过获得新的、有潜在应用和研究价值的微生物菌株,充实了极地微生物资源库,为研究南极微生物的生态功能和环境响应提供了新的材料。
二、Human impacts on the terrestrial ecosystem of Fildes Peninsula of King George Island, Antarctica（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Human impacts on the terrestrial ecosystem of Fildes Peninsula of King George Island, Antarctica（论文提纲范文）
（1）极地岸基环境重金属元素分布特征、来源及生态风险评价（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 前言 |
| 1.1 极地生态环境的现状及变化趋势 |
| 1.2 极地环境中重金属污染物的研究进展 |
| 1.3 极地重金属污染研究面临的问题 |
| 1.4 本文研究的目的、意义及技术路线 |
| 2 南极表层土壤重金属分布、来源与风险评价 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 研究区域及样品采集 |
| 2.2.1 研究区域概况 |
| 2.2.2 样品采集 |
| 2.3 实验材料与分析方法 |
| 2.3.1 实验材料 |
| 2.3.2 分析方法 |
| 2.3.2.1 土壤样品处理方法 |
| 2.3.2.2 检测方法 |
| 2.3.2.3 评价方法 |
| 2.3.2.4 质量控制 |
| 2.3.2.5 数据处理 |
| 2.4 结果与讨论 |
| 2.4.1 南极表层土壤重金属分布 |
| 2.4.2 南极表层土壤重金属来源推断 |
| 2.4.3 南极表层土壤重金属生态风险评价 |
| 2.4.4 历年南极表层土壤重金属含量变化分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 北极表层土壤重金属分布、来源与风险评价 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 研究区域及样品采集 |
| 3.2.1 研究区域概况 |
| 3.2.2 样品采集 |
| 3.3 实验材料与分析方法 |
| 3.3.1 实验材料 |
| 3.3.2 分析方法 |
| 3.3.2.1 土壤样品处理方法 |
| 3.3.2.2 检测方法 |
| 3.3.2.3 评价方法 |
| 3.3.2.4 质量控制 |
| 3.3.2.5 数据处理 |
| 3.4 结果与讨论 |
| 3.4.1 北极表层土壤重金属分布特征 |
| 3.4.2 北极表层土壤重金属来源推断 |
| 3.4.3 北极表层土壤重金属生态风险评价 |
| 3.4.4 历年北极表层土壤重金属含量变化分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 南极生物体重金属富集特征研究与评价 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 研究区域及样品采集 |
| 4.3 实验材料与分析方法 |
| 4.3.1 实验材料 |
| 4.3.2 分析方法 |
| 4.3.2.1 生物样品处理方法 |
| 4.3.2.2 检测方法 |
| 4.3.2.3 评价方法 |
| 4.3.2.4 质量控制 |
| 4.3.2.5 数据处理 |
| 4.4 结果与讨论 |
| 4.4.1 南极生物样品重金属含量分布特征 |
| 4.4.2 南极生物体重金属富集和放大特性研究 |
| 4.4.2.1 南极生物样品重金属元素生物富集系数分析 |
| 4.4.2.2 南极生物样品重金属元素生物放大系数分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录 |
（2）极地多环芳烃和有机氯污染物分布特征、源解析及风险评价（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 持久性有机污染物的种类及特性 |
| 1.2 多环芳烃的性质、来源与解析 |
| 1.2.1 多环芳烃简介和理化性质 |
| 1.2.2 多环芳烃来源 |
| 1.2.3 多环芳烃源解析方法 |
| 1.3 有机氯农药的性质、来源与解析 |
| 1.3.1 有机氯农药简介及特性 |
| 1.3.2 六六六 |
| 1.3.3 滴滴涕 |
| 1.4 极地地区持久性有机污染物研究现状 |
| 1.5 本论文的研究内容、研究目的意义 |
| 1.5.1 研究内容 |
| 1.5.2 研究目的及意义 |
| 2 南极菲尔德斯半岛和阿德雷岛土壤中持久性有机污染物的分布、源解析和风险评价 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 研究区域及样品采集 |
| 2.2.1 研究区域概况 |
| 2.2.2 样品采集 |
| 2.3 实验材料与分析方法 |
| 2.4 结果与讨论 |
| 2.4.1 南极研究区域表层土壤中PAHs的分布、来源及年际变化 |
| 2.4.1.1 2019 年南极研究区域表层土壤中PAHs的分布特征 |
| 2.4.1.2 2019 年南极研究区域表层土壤中PAHs的组成特征 |
| 2.4.1.3 2019 年南极研究区域表层土壤中PAHs源解析 |
| 2.4.1.4 2019 年南极研究区域表层土壤中PAHs生态风险评价 |
| 2.4.1.5 2020 年南极地区PAHs的分布特征及年际变化 |
| 2.4.2 南极研究区域表层土壤中OCPs的分布、来源及年际变化 |
| 2.4.2.1 2019 年南极研究区域表层土壤中OCPs的分布特征 |
| 2.4.2.2 2019 年南极研究区域土壤中OCPs的组成及源解析 |
| 2.4.2.3 2019 年南极研究区域土壤中OCPs的生态风险评价 |
| 2.4.2.4 2020 年南极地区OCPs的分布特征及年际变化 |
| 2.4.2.5 南极地区PAHs和 OCPs相关性分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 南极菲尔德斯半岛和阿德雷岛生物样品中PAHs的含量与分布 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 样品采集及实验方法 |
| 3.2.1 样品采集 |
| 3.2.2 实验方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 南极地区生物样品中PAHs的含量分布 |
| 3.3.2 南极地区生物样品中PAHs的组成特征 |
| 3.3.3 南极鱼体不同组织部位中PAHs的差异性比较 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 北极新奥尔松地区土壤样品中持久性有机污染物的分布、源解析及风险评价 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 研究区域及样品采集 |
| 4.2.1 研究区域概况 |
| 4.2.2 样品采集 |
| 4.3 实验材料与方法 |
| 4.4 结果与讨论 |
| 4.4.1 北极研究区域表层土壤中PAHs的含量与分布 |
| 4.4.1.1 北极研究区域表层土壤中PAHs的分布特征 |
| 4.4.1.2 北极研究区域表层土壤中PAHs的组成特征 |
| 4.4.1.3 北极研究区域表层土壤中PAHs的源解析 |
| 4.4.1.4 北极研究区域表层土壤中PAHs的生态风险评价 |
| 4.4.2 北极研究区域表层土壤中OCPs的含量与分布 |
| 4.4.2.1 北极研究区域表层土壤中OCPs的分布特征 |
| 4.4.2.2 北极研究区域表层土壤中HCHs的组成与来源 |
| 4.4.2.3 北极研究区域表层土壤中DDTs的组成与来源 |
| 4.4.2.4 北极研究区域表层土壤中OCPs的生态风险评价 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录 |
（3）南极长城湾海洋沉积物及潮间带微生物的群落结构及宏基因组学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 南极地区微生物的研究进展 |
| 1.1.1 南极微生物概况 |
| 1.1.2 海洋沉积物及潮间带微生物的研究概况 |
| 1.2 微生物的研究方法 |
| 1.3 研究意义和研究内容 |
| 1.3.1 研究意义 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 1.3.3 技术路线 |
| 2 海洋沉积物和潮间带的微生物多样性硏究 |
| 2.1 实验材料与设备 |
| 2.1.1 样品来源 |
| 2.1.2 实验试剂和仪器 |
| 2.2 分析方法及数据库 |
| 2.3 研究方法, |
| 2.3.1 高通量测序 |
| 2.4 海洋沉积物和潮间带样品中的细菌和古菌 |
| 2.4.1 物种丰度 |
| 2.4.2 基于门水平多样性分析 |
| 2.4.3 基于纲水平多样性分析 |
| 2.4.4 基于属水平多样性分析 |
| 2.4.5 基于属水平的PCoA分析 |
| 2.4.6 基于OTU水平的veen图分析 |
| 2.4.7 CCA分析 |
| 2.5 海洋沉积物和潮间带样品中的微型真核生物 |
| 2.5.1 物种丰度和多样性 |
| 2.5.2 基于门和纲水平的柱状图分析 |
| 2.5.3 基于属水平的PCoA分析 |
| 2.5.4 基于属水平的Heatmap图分析 |
| 2.5.5 基于OTU水平的veen图分析 |
| 2.5.6 CCA分析 |
| 2.6 理化性质 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 宏基因组学研究 |
| 3.1 物种与功能组成分析 |
| 3.2 第二、三级功能基因分析 |
| 3.3 PCA分析 |
| 3.4 CCA分析 |
| 3.5 物种与功能贡献度分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 可培养微生物多样性研究 |
| 4.1 材料和方法 |
| 4.1.1 样品采集 |
| 4.1.2 样品分离培养方法 |
| 4.1.3 预实验、菌株保藏、细菌16SrRNA基因测序及其分析 |
| 4.2 结果和分析 |
| 4.2.1 预实验结果 |
| 4.2.2 可培养细菌的多样性分析 |
| 4.2.3 不同平板可培养细菌的多样性 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（4）从氨基酸视角浅析极地冰川融水及毗邻近海海水有机质的成分和含义（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要缩略语表 |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 有机质的研究意义 |
| 1.2 氨基酸在海洋有机地球化学研究中的主要应用 |
| 1.2.1 氨基酸的存在形式 |
| 1.2.2 氨基酸指标对有机质早期成岩过程(降解程度)的量化指征 |
| 1.3 极地河口海岸有机质的研究现状和存在问题 |
| 1.4 本文的研究意义和研究内容 |
| 第二章 研究区域和研究方法 |
| 2.1 研究区域 |
| 2.1.1 北极斯瓦尔巴德群岛 |
| 2.1.1.1 新奥尔松地区 |
| 2.1.1.2 巴伦支堡地区 |
| 2.1.2 南极菲尔德斯半岛 |
| 2.2 采样与分析方法 |
| 2.2.1 样品采集方法 |
| 2.2.2 样品测定方法 |
| 2.2.2.1 实验仪器、器皿和试剂 |
| 2.2.2.2 实验准备工作 |
| 2.2.2.3 氨基酸的分析方法 |
| 2.2.2.4 其它参数的测定方法 |
| 第三章 北极新奥尔松地区冰川融水河流和毗邻峡湾海水中的有机质特征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 样品介绍 |
| 3.3 结果 |
| 3.3.1 大面调查 |
| 3.3.2 培养实验 |
| 3.3.3 POC实际测定值校正POC监测值 |
| 3.4 讨论 |
| 3.4.1 冰川融水及毗邻峡湾海水中有机质的来源演替 |
| 3.4.2 冰川融水河流溶解有机质进入峡湾后命运浅析 |
| 3.4.3 海湾河的径流通量和输送效率 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 北极巴伦支堡地区冰川融水河流和毗邻峡湾海水中的有机质特征 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 样品介绍 |
| 4.3 结果 |
| 4.3.1 冰川融水河流各参数的分布特征 |
| 4.3.2 绿河:从盆地到河口各参数的分布特征 |
| 4.3.3 峡湾海水中各参数的分布特征 |
| 4.3.4 培养实验结果 |
| 4.4 讨论 |
| 4.4.1 从有机质成分浅析冰川融水到毗邻峡湾中有机质来源的演替 |
| 4.4.2 斯瓦尔巴德群岛冰川融水入海物质通量初探 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 南极菲尔德斯半岛冰川融水河流及毗邻海湾水体中的有机质特征 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 样品介绍 |
| 5.3 结果 |
| 5.3.1 河流中各参数的分布特征 |
| 5.3.2 河流增程下的生源物质变化 |
| 5.3.3 玉泉河河口的各参数变化 |
| 5.3.4 麦克斯韦尔海湾的各参数空间分布 |
| 5.4 讨论 |
| 5.4.1 冰川融水河流和海湾中有机质来源的演替特征 |
| 5.4.2 湖泊中的有机质特征 |
| 5.4.3 柯林斯冰帽消融输出的物质通量估算 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 总结 |
| 6.1 主要发现 |
| 6.2 本文的特色和创新点 |
| 6.3 问题与不足 |
| 6.4 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
（5）亚南极菲尔德斯半岛抗生素抗性微生物抗性水平、组成特征及耐药机制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 引言 |
| 1.1 环境中抗生素抗性微生物的研究进展 |
| 1.1.1 环境中抗生素抗性微生物的来源 |
| 1.1.2 环境抗生素抗性微生物的污染水平 |
| 1.1.3 环境微生物抗生素抗性的危害 |
| 1.2 微生物抗生素抗性的传播 |
| 1.2.1 环境微生物抗生素抗性的传播途径 |
| 1.2.2 影响抗生素抗性微生物的传播因素 |
| 1.3 南极与人类活动密集区域的抗生素抗性微生物比较 |
| 1.4 研究意义和内容 |
| 1.4.1 研究意义 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 1.4.3 技术路线 |
| 第二章 亚南极抗生素抗性微生物的抗性水平 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 材料与方法 |
| 2.2.1 主要试剂与材料 |
| 2.2.2 仪器与设备 |
| 2.3 研究区域及样品采集 |
| 2.4 实验方法 |
| 2.4.1 抗性筛选营养蛋白胨琼脂板的制备 |
| 2.4.2 可培养微生物和抗生素抗性微生物的培养 |
| 2.4.3 可培养微生物和抗生素抗性微生物的计数 |
| 2.4.4 可培养和抗生素抗性微生物的丰度计算公式 |
| 2.5 结果与讨论 |
| 2.5.1 ARB的丰度 |
| 2.5.2 ARB的耐药率 |
| 小结 |
| 第三章 亚南极抗生素抗性微生物的组成特征 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 材料与方法 |
| 3.2.1 主要试剂与材料 |
| 3.2.2 仪器与设备 |
| 3.3 实验方法 |
| 3.3.1 抗生素抗性微生物的筛选 |
| 3.3.2 液体培养基配制和微生物培养 |
| 3.3.3 分子鉴定及系统发育分析 |
| 3.4 结果与讨论 |
| 3.4.1 抗生素抗性微生物的菌株鉴定 |
| 3.4.2 南极抗生素抗性微生物的组成特征 |
| 小结 |
| 第四章 亚南极抗生素抗性微生物的耐药特征 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 材料与方法 |
| 4.2.1 主要试剂与材料 |
| 4.2.2 仪器和设备 |
| 4.3 实验方法 |
| 4.3.1 试验菌株 |
| 4.3.2 样品DNA提取 |
| 4.3.3 qPCR检测抗生素抗性基因 |
| 4.3.4 质量保证和质量控制 |
| 4.4 结果与讨论 |
| 4.4.1 抗生素抗性菌株中抗性基因组成特征 |
| 4.4.2 抗生素抗性菌株的耐药机制 |
| 4.4.3 ARGs与 MEGs的相关性分析 |
| 小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 5.3 创新点 |
| 参考文献 |
| 附表 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（6）南极菲尔德斯半岛生态环境影响因素及现状评估（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 缩写名录 |
| 地理名称中英文对照 |
| 第一章 引言 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 气候变化与南极生态环境 |
| 1.3 人类活动与南极生态环境 |
| 1.3.1 科研站基活动 |
| 1.3.2 南极旅游业 |
| 1.3.3 商业捕捞 |
| 1.4 南极生态环境相关保护政策 |
| 1.5 本文的选题依据、目的及内容 |
| 1.5.1 选题依据 |
| 1.5.2 研究目的和内容 |
| 1.5.3 技术路线 |
| 第二章 南极菲尔德斯半岛生态环境评估方案 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 DASAR评估方案 |
| 2.3 菲尔德斯半岛生态环境状况分析 |
| 2.3.1 气候特征 |
| 2.3.2 动植物现状 |
| 2.3.3 科研站基情况 |
| 2.3.4 旅游业 |
| 2.4 影响因素分类 |
| 小结 |
| 第三章 菲尔德斯半岛生态环境评估 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 技术方法 |
| 3.2.1 累积性影响评估(Cumulative Impacts Assessment) |
| 3.2.2 生态健康评估(Ecosystem Health Assessment,EHA) |
| 3.3 累积性影响评估 |
| 3.3.1 影响权重 |
| 3.3.2 陆地生态系统累积性影响 |
| 3.4 生态健康评估 |
| 3.4.1 生态健康评估指标分类 |
| 3.4.2 EQR_(bio)和CS_(chem)结果与分类 |
| 3.4.3 区域生态健康状况 |
| 小结 |
| 第四章 菲尔德斯半岛PAHs、PCBs与HBCDs分布特征、来源解析及风险评价 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 材料与方法 |
| 4.2.1 实验材料与仪器 |
| 4.2.2 样品采集 |
| 4.2.3 实验方法 |
| 4.2.4 仪器分析方法 |
| 4.2.5 质量保证与质量控制 |
| 4.2.6 源解析方法 |
| 4.2.7 健康风险评估 |
| 4.3 浓度水平及年际变化 |
| 4.3.1 大气中污染物的浓度水平 |
| 4.3.2 土壤中污染物的浓度水平及分布特征 |
| 4.3.3 湖水中污染物的浓度水平 |
| 4.4 污染物来源解析 |
| 4.4.1 PAHs来源解析 |
| 4.4.2 PCBs来源解析 |
| 4.4.3 HBCDs来源解析 |
| 4.5 健康风险评估 |
| 小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 “南极菲尔德斯半岛生态环境累计影响评估”专家咨询问卷 |
| 攻读学位期间公开发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
（7）偏远地区海鸟生物传输作用对氮、磷和重金属元素生物地球化学循环的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 文献综述 |
| 1.1 生物地球化学循环与生物传输概述 |
| 1.2 海鸟的生物传输与氮循环研究进展 |
| 1.3 海鸟的生物传输与磷循环研究进展 |
| 1.4 海鸟的生物传输与重金属污染研究进展 |
| 参考文献 |
| 第2章 研究目标和研究内容 |
| 2.1 研究背景和意义 |
| 2.2 研究目标 |
| 2.3 研究内容 |
| 2.4 研究方法 |
| 参考文献 |
| 第3章 研究区域、样品采集和分析 |
| 3.1 东南极罗斯海维多利亚地 |
| 3.2 西南极乔治王岛 |
| 3.3 南海西沙群岛 |
| 3.4 样品处理与分析 |
| 参考文献 |
| 第4章 生物传输对偏远地区生态系统氮循环的影响 |
| 4.1 企鹅活动区土壤的氮含量及氮同位素特征 |
| 4.2 鸟粪输入对苔藓氮利用策略的影响 |
| 4.3 难言岛湖水、湖藻氮同位素值的梯度变化 |
| 4.4 企鹅活动区周围湖泊沉积物的氮同位素特征 |
| 4.5 东南极企鹅粪来源氮的循环过程 |
| 4.6 西南极企鹅的生物传输作用对氮循环的影响 |
| 4.7 西沙不同岛屿氮状况的空间分布特征 |
| 4.8 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 生物传输作用对东南极湖泊磷循环的影响 |
| 5.1 湖泊沉积物磷形态的分布特征 |
| 5.2 影响沉积物磷形态分布的主要控制因素 |
| 5.3 有机磷的矿化 |
| 5.4 鸟粪沉积物磷的动力学循环机制 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 生物传输与重金属污染研究 |
| 6.1 过去700年西沙粪土沉积物的重金属污染记录 |
| 6.2 热带海鸟食物的现代重金属污染调查 |
| 6.3 南极鸟粪土的Cd相态分布特征 |
| 6.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（8）南极湖泊沉积物硫形态转化及其对微量重金属生物有效性的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 自然界中硫的生物地球化学循环 |
| 1.2 湖泊沉积物中硫的生物地球化学循环 |
| 1.2.1 湖泊沉积的特点 |
| 1.2.2 沉积物中硫的赋存形态 |
| 1.2.3 沉积物中硫形态分级提取 |
| 1.2.4 沉积物中硫的生物地球化学循环 |
| 1.3 沉积物中微量重金属生物有效性的研究进展 |
| 1.4 南极地区硫的研究进展 |
| 1.5 南极地区沉积物微量重金属的研究进展 |
| 1.6 研究内容与技术路线 |
| 1.6.1 研究内容 |
| 1.6.2 技术路线 |
| 第二章 材料与方法 |
| 2.1 研究区域概况 |
| 2.2 样品采集与预处理 |
| 2.3 分析方法 |
| 2.3.1 部分理化指标的测定 |
| 2.3.2 硫的形态分析 |
| 2.3.3 微量重金属的测定 |
| 第三章 南极湖泊沉积物中硫的赋存形态及其转化 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 沉积物部分理化指标及其意义 |
| 3.2.1 沉积物部分理化指标的垂直分布 |
| 3.2.2 沉积物中硫的来源 |
| 3.3 沉积物硫形态垂直分布及其转化 |
| 3.3.1 沉积物中硫形态及RIS/SO42-的垂直分布 |
| 3.3.2 有机硫的矿化 |
| 3.3.3 硫酸盐的还原 |
| 3.3.4 AVS到 CRS的转化 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 硫酸盐还原对沉积物微量重金属生物有效性的影响 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 沉积物微量重金属总量、TP、TN和 TOC |
| 4.2.1 沉积物微量重金属总量、TP、TN和 TOC的垂直分布 |
| 4.2.2 南极不同沉积物中微量重金属的比较 |
| 4.3 沉积物中SEMs、AVS和 ΣSEM/AVS |
| 4.3.1 沉积物中SEMs、AVS和 ΣSEM/AVS的垂直分布 |
| 4.3.2 硫酸盐还原对微量重金属生物有效性的限制 |
| 4.4 Cu、Zn、Cd的化学形态及其迁移性 |
| 4.4.1 沉积物中Cu、Zn和 Cd的化学形态的分布 |
| 4.4.2 Cu、Zn、Cd的化学形态与迁移性的关系 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读硕士期间主要成果 |
| 致谢 |
（9）极地环境氮转化及其功能微生物群落多样性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 全球氮转化过程研究进展 |
| 1.1.1 反硝化过程研究进展 |
| 1.1.2 硝酸盐异化还原研究进展 |
| 1.1.3 厌氧氨氧化过程研究进展 |
| 1.1.4 好氧氨氧化过程研究进展 |
| 1.2 微生物群落多样性研究方法进展 |
| 第2章 研究意义与研究内容 |
| 2.1 研究背景与意义 |
| 2.2 研究目标 |
| 2.3 研究内容 |
| 2.4 技术路线 |
| 第3章 研究区域和研究方法 |
| 3.1 研究区域概况 |
| 3.1.1 南极法尔兹半岛区域概况 |
| 3.1.2 北极新奥尔松地区区域概况 |
| 3.2 野外采样方案设计 |
| 3.2.1 南极苔原土壤野外采样设计 |
| 3.2.2 南极湖泊沉积物采样设计 |
| 3.2.3 北极王湾沉积物采样概况 |
| 3.2.4 北极王湾海洋沉积物采样设计 |
| 3.2.5 样品的采集与保存 |
| 3.3 样品氮转化过程分析方法 |
| 3.3.1 样品理化性质分析 |
| 3.3.2 好氧氨氧化速率的测定 |
| 3.3.3 厌氧氨氧化与反硝化速率的测定 |
| 3.3.4 硝酸盐异化还原速率的测定 |
| 3.4 氮转化微生物群落多样性研究方法 |
| 3.4.1 DNA提取 |
| 3.4.2 基因扩增、纯化和克隆 |
| 3.4.3 测序和系统发育分析 |
| 3.4.4 定量实时PCR |
| 3.4.5 宏基因组测序 |
| 3.4.6 宏基因组数据分析 |
| 3.5 数据统计分析方法 |
| 第4章 南极苔原好氧氨氧化过程研究 |
| 4.1 苔原土壤理化性质分析 |
| 4.2 基因系统发育及多样性分析 |
| 4.2.1 AOA与AOB amoA基因系统发育分析 |
| 4.2.2 AOB和AOA群落结构对环境因子的响应 |
| 4.2.3 动物活动对氨氧化群落的影响 |
| 4.3 南极苔原AOB和AOA amoA基因丰度 |
| 4.3.1 基因丰度的空间分布 |
| 4.3.2 基因丰度对环境因子的响应 |
| 4.3.3 动物活动对AOA、AOB基因丰度的影响 |
| 4.4 苔原土壤好氧氨氧化速率变化规律 |
| 4.4.1 氨氧化速率的空间分布 |
| 4.4.2 氨氧化速率对环境因子的响应 |
| 4.4.3 动物活动对苔原氨氧化速率的影响 |
| 第5章 南极苔原厌氧氨氧化与反硝化过程研究 |
| 5.1 脱氮微生物菌群动态及影响因素 |
| 5.1.1 南极苔原Anammox基因分布特征 |
| 5.1.2 南极苔原nirS基因分布特征 |
| 5.2 企鹅聚居区土壤宏基因组分析 |
| 5.2.1 宏基因组序列统计与群落组成 |
| 5.2.2 厌氧氨氧化菌群落组成 |
| 5.2.3 功能基因注释 |
| 5.3 氮转化速率变化规律及影响因素 |
| 5.3.1 厌氧氨氧化与反硝化速率变化规律 |
| 5.3.2 苔原土壤DNRA速率变化规律 |
| 5.3.3 环境因子对氮转化速率的影响 |
| 第6章 南极沉积环境氮转化及其微生物群落多样性 |
| 6.1 样品理化性质分析 |
| 6.2 基因系统发育及多样性分析 |
| 6.2.1 厌氧氨氧化细菌系统发育分析 |
| 6.2.2 AOB amoA基因系统发育分析 |
| 6.2.3 AOA amoA基因系统发育分析 |
| 6.2.4 菌群结构对环境因子的响应 |
| 6.3 氮转化微生物的基因丰度 |
| 6.3.1 Anammox 16s rRNA和nirS基因丰度 |
| 6.3.2 AOB和AOA amoA基因丰度 |
| 6.3.3 基因丰度对环境因子的响应 |
| 6.4 沉积环境氮转化速率变化规律 |
| 6.4.1 氮转化速率的空间分布 |
| 6.4.2 氮转化过程的耦合作用 |
| 6.4.3 环境因子对氮转化速率的影响 |
| 第7章 北极环境氮转化及其微生物群落多样性 |
| 7.1 北极王湾海洋沉积物氮转化及菌群动态 |
| 7.1.1 海洋沉积物理化性质分析 |
| 7.1.2 基因丰度的分布规律 |
| 7.1.3 氮转化速率的分布规律 |
| 7.1.4 厌氧氨氧化细菌系统发育分析 |
| 7.1.5 氨氧化古菌系统发育分析 |
| 7.1.6 氨氧化细菌系统发育分析 |
| 7.2 北极新奥尔松苔原氮转化及菌群动态 |
| 7.2.1 苔原土壤理化性质分析 |
| 7.2.2 苔原土壤基因丰度的分布 |
| 7.2.3 氨氧化古菌系统发育分析 |
| 7.2.4 苔原土壤氮转化速率 |
| 7.2.5 苔原N_2O通量与硝化、反硝化的关系 |
| 第8章 主要结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的论文成果 |
（10）南极菲尔德斯地区土壤微生物多样性分布演替规律和细菌资源研究（论文提纲范文）
| 论文创新点 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 南极陆地微生物多样性及地理分布的研究现状 |
| 1.1.1 微生物地理学 |
| 1.1.2 南极陆地微生物多样性及分布特征 |
| 1.2 微生物群落的演替研究 |
| 1.2.1 微生物演替的模式和机制 |
| 1.2.2 冰川前缘微生物演替的研究进展 |
| 1.3 氮循环微生物的研究进展 |
| 1.3.1 氮循环的生物过程 |
| 1.3.2 极地及冰川地区氮循环的微生物种类及功能基因 |
| 1.3.3 温室气体N2O对极地生态的影响 |
| 1.4 本课题的研究目的、内容和意义 |
| 第二章 材料和方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2.1 土壤样品 |
| 2.2.2 实验菌株 |
| 2.2.3 主要培养基、生化试剂和试剂盒 |
| 2.2.4 主要实验用品和仪器 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 土壤微生物总DNA的提取 |
| 2.2.2 细菌16S rRNA基因片段的扩增及测序 |
| 2.2.3 古菌16S rRNA基因片段的扩增及测序 |
| 2.2.4 真菌ITS基因片段的扩增及测序 |
| 2.2.5 土壤理化性质的测定和植被统计 |
| 2.2.6 土壤元素组成的测定 |
| 2.2.7 磷脂脂肪酸分析(PLFA) |
| 2.2.8 土壤细菌的分离与纯化 |
| 2.2.9 细菌形态特征观察 |
| 2.2.10 运动性观察 |
| 2.2.11 生长条件检测 |
| 2.2.12 生理生化特性检测 |
| 2.2.13 底物水解实验 |
| 2.2.14 细菌快速鉴定系统 |
| 2.2.15 细菌化学分类特征检测 |
| 2.2.16 基于16S rRNA的遗传特征分析 |
| 2.2.17 格里斯试剂检测样品中NO_2~? |
| 2.2.18 高压液相色谱法检测培养液和细胞破碎液中NO_3~?和NO_2~? |
| 2.2.19 N2O收集与检测 |
| 2.2.20 高压均质机进行细胞破碎 |
| 2.2.21 菌株RNA提取 |
| 2.2.22 反转录 |
| 2.2.23 RT-qPCR |
| 2.2.24 主要的生物信息学分析及统计方法 |
| 第三章 南极菲尔德斯地区样方土壤微生物的地理分布研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.1.1 乔治王岛地质历史事件背景 |
| 3.1.2 采样点(样方)介绍 |
| 3.3 土壤元素组成与环境因子分析 |
| 3.3.1 实验和分析结果 |
| 3.3.2 本节讨论 |
| 3.4 土壤生物量和微生物群落组成分析 |
| 3.4.1 基于PLFA的土壤生物量分析 |
| 3.4.2 基于高通量测序的样方土壤中原核微生物群落组成与多样性分析 |
| 3.4.3 基于高通量测序的样方土壤中真菌群落组成与多样性分析 |
| 3.4.4 本节讨论 |
| 3.5 微生物群落组成与土壤元素以及环境因子的相关性分析 |
| 3.5.1 微生物群落结构与土壤元素的相关性 |
| 3.5.2 微生物群落结构与环境因子的相关性 |
| 3.5.3 本节讨论 |
| 3.6 两种地貌土壤中微生物群落组成差异的比较 |
| 3.6.1 实验和分析结果 |
| 3.6.2 本节讨论 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 菲尔德斯半岛两个阶地不同阶层的微生物群落比较研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 采样点介绍 |
| 4.3 土壤元素组成与土壤营养条件 |
| 4.3.1 土壤元素组成分析 |
| 4.3.2 土壤营养成分分析 |
| 4.3.3 本节讨论 |
| 4.4 基于高通量测序的微生物群落组成与多样性 |
| 4.4.1 原核微生物群落组成与多样性分析 |
| 4.4.2 真菌群落组成与多样性分析 |
| 4.4.3 本节讨论 |
| 4.5 微生物群落结构与土壤参数的相关性 |
| 4.5.1 细菌群落与土壤参数的相关性 |
| 4.5.2 古菌群落与土壤参数的相关性 |
| 4.5.3 真菌群落与土壤参数的相关性 |
| 4.5.4 本节讨论 |
| 4.6 两个阶地及各阶层之间微生物群落组成差异的比较 |
| 4.6.1 企鹅岛阶地和长城站阶地微生物群落组成的差异 |
| 4.6.2 企鹅岛阶地各阶层之间微生物群落组成的差异 |
| 4.6.3 长城站阶地各阶层之间微生物群落组成的差异 |
| 4.6.4 本节讨论 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 南极科林斯冰盖前缘可培养细菌的分离、纯化及多样性分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 采样点介绍 |
| 5.3 科林斯冰盖前缘可培养细菌多样性研究 |
| 5.3.1 可培养细菌菌落(CFU)统计 |
| 5.3.2 可培养细菌多样性分析 |
| 5.3.3 本节讨论 |
| 5.4 两株潜在新分类单元的多相分类学研究 |
| 5.4.1 菌株4-T-2~T的多相分类学研究 |
| 5.4.2 菌株4-T-34~T的多相分类学研究 |
| 5.4.3 本节讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 一株南极冰盖前缘节杆菌微量硝酸盐还原特性的研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.1.1 节杆菌属及其氮代谢特点 |
| 6.2 菌株24S2-2 的筛选纯化和鉴定检测 |
| 6.2.1 菌株的分离、筛选、纯化和API试剂条检测 |
| 6.2.2 16 S rDNA序列和系统发育树分析 |
| 6.2.3 全基因组序列比对 |
| 6.2.4 本节讨论 |
| 6.3 菌株24S4-2 在微量硝酸盐下反硝化特性的研究 |
| 6.3.1 在不同培养条件下微量硝酸盐的还原 |
| 6.3.2 不同培养条件下反硝化产物N2O的产生 |
| 6.3.3 RT-qPCR分析菌株硝酸盐还原相关基因的表达差异 |
| 6.3.4 本节讨论 |
| 6.4 全基因组功能分析与氮循环相关通路的注释 |
| 6.4.1 分析结果 |
| 6.4.2 本节讨论 |
| 6.5 菌株24S4-2 胞内硝酸盐聚集特性的研究 |
| 6.5.1 不同培养条件下胞内NO_3~?浓度检测 |
| 6.5.2 转录组分析胞内NO_3~?聚集相关基因的表达差异 |
| 6.5.3 聚集硝酸盐时菌株24S4-2 的细胞形态 |
| 6.5.4 本节讨论 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 总结 |
| 参考文献 |
| 附录1 |
| 附录2 |
| 附录3 |
| 附录4 |
| 附录5 |
| 附录6 |
| 附录7 |
| 附录8 |
| 附录9 |
| 附录10 |
| 附录11 |
| 攻读博士期间以第一作者发表的论文 |
| 致谢 |
四、Human impacts on the terrestrial ecosystem of Fildes Peninsula of King George Island, Antarctica（论文参考文献）
- [1]极地岸基环境重金属元素分布特征、来源及生态风险评价[D]. 公金文. 青岛科技大学, 2021(01)
- [2]极地多环芳烃和有机氯污染物分布特征、源解析及风险评价[D]. 刘昂. 青岛科技大学, 2021(01)
- [3]南极长城湾海洋沉积物及潮间带微生物的群落结构及宏基因组学研究[D]. 张义和. 烟台大学, 2020(01)
- [4]从氨基酸视角浅析极地冰川融水及毗邻近海海水有机质的成分和含义[D]. 马文超. 华东师范大学, 2020(10)
- [5]亚南极菲尔德斯半岛抗生素抗性微生物抗性水平、组成特征及耐药机制[D]. 张万里. 上海海洋大学, 2020(02)
- [6]南极菲尔德斯半岛生态环境影响因素及现状评估[D]. 高云泽. 上海海洋大学, 2020
- [7]偏远地区海鸟生物传输作用对氮、磷和重金属元素生物地球化学循环的影响[D]. 王雪莹. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [8]南极湖泊沉积物硫形态转化及其对微量重金属生物有效性的影响[D]. 陈源清. 安徽大学, 2020(07)
- [9]极地环境氮转化及其功能微生物群落多样性[D]. 王晴. 中国科学技术大学, 2019(02)
- [10]南极菲尔德斯地区土壤微生物多样性分布演替规律和细菌资源研究[D]. 张宇旻. 武汉大学, 2019(06)