夏季北极加拿大海盆浮冰区微生物区系组成及多样性
北极加拿大海盆浮冰生物群落结构和分布
北极加拿大海盆浮冰生物群落结构和分布
何剑锋1 、蔡明红1、姜晓东1、俞勇1、陈波1、王桂忠2
1国家海洋局极地科学重点实验室, 中国极地研究中心, 上海 200136
2厦门大学海洋系, 近海海洋环境科学国家重点实验室, 福建厦门 361005
摘要利用我国第二次北极科学考察的机会, 对北冰洋加拿大海盆浮冰微、小型生物群落进行了研究. 结果显示, 细菌、冰藻(海冰硅藻和自养鞭毛藻)和原生动物(主要是异养鞭毛虫)在冰芯各层均有分布, 并与已有研究结果存在很大差异：整冰芯柱生物量很低, 平均为55.2 mgCm-2; 细菌取代冰藻成为绝对优势类群, 占柱总生物量的84.1%, 而通常在冰内占据优势的冰藻仅占 3.5%. 结合近年来北冰洋环境的变化特征, 推测这种变化主要源于全球变化背景下的夏季快速融冰, 冰内低盐和冰底的不断融化阻碍了夏季冰藻水华的形成, 最终导致以细菌和异养鞭毛虫（占总生物量的96.5%）为特征的微食物环在浮冰内部占据绝对优势. 考虑到原有浮冰初级产量在北极高纬海域中占有相当大的比重, 浮冰生物群落的这一变化势必会对该海域的生态系统结构产生深远影响。
关键词北极，加拿大海盆，浮冰，群落结构。
七年级下册极地知识点
七年级下册极地知识点极地是地球上最寒冷的地区，包括北极和南极两个地区。
学习极地知识可以让我们了解地球的自然环境、气候变化以及对人类生存的影响。
以下是七年级下册极地知识点：一、北极北极是地球北极点附近的区域，主要由海冰组成。
以下是关于北极的知识点：1.北极气候寒冷干燥，年平均气温为零下30℃左右。
2.由于地球自转，北极夏季连续数月不落太阳，而冬季则连续数月不见太阳。
3.北极地区的动物主要有北极熊、北极狐、海豹等，它们的皮毛非常厚实，有保暖的作用。
4.北极的海冰一年四季都不会完全融化，但最近几十年由于气候变化，北极的海冰面积正在逐渐减少。
二、南极南极是地球南极点附近的大陆，是地球上最寒冷、最干燥的地区之一。
以下是关于南极的知识点：1.南极大陆的平均气温低于零下40℃，且几乎没有降水。
2.南极是地球上最大的冰盖所在地，积雪厚度超过2公里。
3.南极地区的动物主要有企鹅、海豹、海鸟等，它们是适应极端环境的特殊物种。
4.南极的冰层一直存在，但也受到气候变化的影响，有持续减少的趋势。
三、极光极光是一种高空中的自然光辉，主要出现在地球磁场两极的高空区域，是地球上最美丽、最神秘的自然景观之一。
1.极光原理是因为太阳风中带有的带电粒子进入地球大气层，与大气层中氧原子、氮原子等分子相撞而释放出光能。
2.极光的颜色多种多样，主要有红、黄、绿、蓝、紫等色彩。
3.极光的出现时间与地磁活动强度、太阳风活动周期等相关。
4.极光的观赏最佳时间和地点是在极地地区的冬季，例如北极地区的10月至次年3月，南极地区的3月至次年9月。
以上是七年级下册极地知识点的介绍，希望对你们了解地球的极地环境有所帮助。
同时，我们也要时刻关注全球气候变化，保护地球上的生态环境。
自然环境知识：生态学中的极地气候
自然环境知识：生态学中的极地气候极地气候是生态学中一个非常重要的议题。
极地气候，是指位于地球两极地区的气候，包括南北极的气候。
极地气候的特点是：地表覆盖冰和雪，光照时间极短，气温极低，一年之中有长时间的极夜和极昼。
极地气候的特殊性质给生物带来了很大的挑战，因此，在极地环境中，生物有着独特的适应和生存方式。
北极和南极都是极地气候的代表地区。
北极地区是地球上最北端的地区，由北极海和毗邻陆地组成，这个地区的主要特点是气温极低和冰雪覆盖，每年大部分的时间是极夜，只有在夏天，极地区的太阳才能升起。
而南极地区则是地球上最南端的地区，主要由南极洲和周围的实际海域组成。
南极地区的气候和北极地区相似，但其冰雪覆盖要更加广泛，南极地区也是世界上最干燥的地区之一。
在极地环境中，生物有着很特殊的适应生存方式。
极地生命可以通过诸如高效的代谢、尽可能地减少能量和水分损失以及其他适应措施来克服恶劣的环境。
在南极或北极生活的动物要面对极低的气温和长时间的冰雪覆盖，为了适应这一环境，它们需要具备一系列适应措施。
例如，企鹅会聚集在一起，以保暖，同时食物链的底层动物会依赖于海藻来生长和繁殖，这些海藻会在海水凝结成冰形成的海冰上生长。
除此之外，极地生物也有很多独特和有趣的生存策略。
北极熊是北极地区最著名的动物，它们生活在冰冻的海洋周围，以海豹等生物为食。
北极熊利用海冰的形态和层次结构，作为觅食的平台。
它们在冰层上等待，直到它们发现了自己的猎物，然后立即出击，从而成功地抓住食物。
此外，北极狐通过调节背毛和脚掌血液流动，来适应极端的气候条件。
极地气候的变化对整个地球生态系统产生了很大的影响。
随着全球气候变暖，北极和南极的冰盖开始融化，海洋生态的平衡也被打破。
气候变化还会使极地地区的冻土解冻，这可能会导致很多危害，例如地盘下粘土流的形成，对地表建筑、河流和海岸线等构成威胁，并会改变气候，影响生物多样性和驯养性的减少。
总之，极地气候是一个非常重要的生态学议题，也是地球上自然环境中最特殊和最有趣的地区之一。
北极海洋底层海水中细菌群落结构和代谢物的分析
北极海洋底层海水中细菌群落结构和代谢物的分析北极是全球最为清澈的海域之一，其底层海水中细菌群落结构和代谢物对于了解北极海洋生态系统具有重要意义。
近年来，越来越多的研究表明北极底层海水中细菌群落构成复杂多样，具有复杂的代谢网络。
本文将对北极底层海水中细菌群落结构和代谢物的分析进行介绍。
1. 什么是北极底层海水北极底层海水位于北极洋的深处，是海底最寒冷、光照最少、氧气最低的海域之一。
北极底层海水特征明显，其深度达到3000米以上，并且水温较低，通常不超过0℃。
而且，北极底层海水中的盐度和压力都相对较高，这使得其中的生物群落和海洋环境与其他地区有较大的差别。
2. 北极底层海水中细菌群落结构北极底层海水中细菌群落结构复杂多样，这可能是由于海水温度、盐度、压力等多种环境因素的共同作用造成的。
研究表明，北极底层海水中许多细菌属于新分类群，这些分类群可能与北极海洋特有的环境因素有关。
从细菌属水平上来看，北极底层海水中数量最多的是贝壳类菌（Prochlorococcus）、参考泛菌属（Candidatus pelagibacter）和玫瑰球菌属（Roseobacter）等，这些菌群通常是占据北极底层海水中大部分细菌数量的类群。
此外，还有一部分未知菌属，这些菌属大部分都属于未经发现的分类群或者未被描述的菌属，其在海洋细菌群落中具有重要的地位。
3. 北极底层海水细菌代谢物分析北极底层海水中细菌代谢物对于生态系统的运转和物质循环具有重要意义。
北极底层海水中细菌代谢物分析的研究表明，细菌通过利用沉积物有机物和周围水体中的营养物质来获得能量和营养。
以贝壳类菌为例，这种菌群通常依靠光合作用来获得能量，并且这种能量供应方式比较独特。
此外，参考泛菌属和玫瑰球菌属等也是北极底层海水中一个非常重要的细菌类群，其在海洋碳循环以及营养物累积过程中都发挥了重要作用。
4. 北极底层海水细菌群落结构和代谢物的生态意义北极底层海水中细菌群落结构和代谢物对于了解北极海洋生态系统的运转具有重要意义。
北极地区的生物多样性保护与气候变化分析
北极地区的生物多样性保护与气候变化分析近年来，气候变化对地球上各个地区的生物多样性产生了深远的影响。
而北极地区作为地球上最为脆弱的生态系统之一，其生物多样性的保护问题也日渐凸显。
本文将分析北极地区的生物多样性保护与气候变化之间的关系，并探讨可能的解决方案。
北极地区位于地球的极地带，极其寒冷而干燥，几乎没有树木和常绿植被。
然而，北极却是许多鸟类、海洋生物和陆地动物的栖息地。
由于北极的生物多样性较为特殊，这里的物种多样性相对较低，但却存在着许多独特的适应极地环境的生物。
然而，气候变化正迅速改变着北极地区的生态环境，对其生物多样性构成了严重的威胁。
气候变化导致北极地区的冰川融化、海洋酸化、海平面上升等环境问题，加剧了生物多样性减少的趋势。
一方面，许多以海冰为栖息地的动物，如北极熊和海豹，因为冰层融化而生存环境受到威胁。
冰川融化不仅减少了它们的栖息地，也使得它们的捕猎范围减少，从而影响到它们的食物链。
另一方面，海洋酸化对北极地区的浮游生物和珊瑚等海洋生物造成了巨大的压力。
这些生物对于整个生态系统的平衡起着重要作用，它们的减少将会对北极地区的其他生物造成影响。
为了保护北极地区的生物多样性并缓解气候变化的负面影响，需要采取一系列的措施。
首先，国际社会应当加强对气候变化的全球治理，通过减少温室气体的排放，来减缓气候变化的速度。
同时，也应加强对北极地区的保护，制定更严格的环境法规，并加强对违法行为的打击与处罚。
其次，应加强科学研究，深入了解北极地区的生物多样性变化和适应机制。
只有对北极地区的生态环境有深入的了解，才能制定出更加科学合理的保护策略。
科研机构可以加大投入，通过实地考察、数据收集和实验研究等手段，不断积累关于北极生态系统的知识。
此外，应鼓励各国和地区加强合作，共同应对北极地区的生物多样性保护和气候变化问题。
跨国合作能够提高资源的有效利用和全球治理的效果，通过分享经验和技术，推动北极地区的可持续发展。
总之，北极地区的生物多样性保护与气候变化之间存在着紧密的联系。
《神秘的北极之旅》(第一课时)
《神秘的北极之旅》(第一课时)课程概述《神秘的北极之旅》是一门介绍北极地区自然环境、生态系统和生物多样性的课程。
本课程将带领学生探索北极的神秘之处，了解北极地区的特点和魅力，同时培养学生对自然环境的保护和珍惜意识。
教学目标1. 了解北极地区的地理位置和特点2. 掌握北极生态系统的基本构成3. 认识北极生物的生存方式和特点4. 培养学生的环保意识和珍惜自然资源的态度教学内容第一部分：北极地区概述1. 北极地区的定义和地理位置2. 北极地区的气候特点3. 北极地区的自然资源和生态环境第二部分：北极生态系统1. 北极生态系统的基本构成2. 北极生物的生存方式和特点3. 北极食物链和生态平衡第三部分：北极生物1. 北极熊2. 北极狐3. 北极海豹4. 北极鲸鱼5. 北极鸟类第四部分：保护北极环境1. 北极环境面临的问题和挑战2. 保护北极环境的国际合作3. 公众如何参与北极环境保护教学方法1. 讲授：讲解北极地区的特点、生态系统和生物多样性等相关知识。
2. 互动：组织学生进行小组讨论，分享对北极生物的认识和看法。
3. 展示：播放北极生态环境的图片和视频，让学生更直观地了解北极。
4. 实践：引导学生思考如何为保护北极环境做出贡献，培养学生的环保意识。
教学评估1. 课堂参与度：观察学生在讨论、提问等方面的积极性。
2. 课后作业：布置相关话题的课后作业，检验学生对课程内容的理解和掌握。
3. 小组分享：评估学生在小组讨论中的表现和贡献。
参考教材1. 《北极百科全书》2. 《北极生物与环境》3. 《北极生态环境保护》以上为《神秘的北极之旅》第一课时的教学大纲，希望能为您提供参考。
如有任何疑问或建议，请随时与我们联系。
祝您教学愉快！{content}。
北极冰上微生物分布特殊性及其生态适应机制
北极冰上微生物分布特殊性及其生态适应机制北极是地球上最大、最冰冷和最偏远的地区之一。
在北极，微生物是极端环境生态系统中的关键角色。
因为微生物能在极端环境下，如极低温、极高盐度、极低压力和极高辐射下生存，而这些环境北极却能提供。
北极冰上微生物生态环境北极地区因为气温低、日照时间短和水路壁厚，使得冰层结构十分稳定，为冰上微生物提供了理想的生长条件。
随着全球气候变化，北极地区气温逐年升高，永久性冰盖退缩，导致冰上微生物数量和分布范围发生了一系列的变化。
在这个特殊的生态环境下，冰上微生物为了生存和繁殖，演化出了一系列适应机制。
北极冰上微生物独特的生态适应机制极端环境中，微生物生长受限，所以北极冰上微生物生长速率一般较慢。
适应北极环境的微生物演化出了一些特殊的生态适应机制。
1. 生长速率缓慢北极冰上微生物的生长速率一般较慢，这是为了适应寒冷、低营养物质的环境。
在这种情况下，微生物具有较强的耐受性，可以存活很长时间而没有生长。
2. 生物多样性北极冰上微生物的生物多样性相对较低，但表现出较高的特异性。
这种特异性是由于微生物的适应机制在特定环境条件下的不同表现。
同时，北极冰上微生物也是极端物种的代表之一，这种极端条件下的适应性让它们能够存活和生长。
3. 可再生能力强北极冰上微生物的再生能力强，能够吸收已死亡细胞的有用物质，这增加了它们的竞争优势，也为生态系统的平衡提供了保障。
4. 代谢多样性极端环境中的冰上微生物，经过演化形成了多种代谢途径，从而具有更高的生存机会和活动能力。
这些代谢途径包括气体和半固态物质的代谢途径、各种化学反应产生的能量来源和氧、氮、磷等关键元素的高效利用途径。
结语北极冰上微生物的独特特点和适应机制提供了极其宝贵的生态资源和生物学模型，对于未来生态学、环境学和生物技术的发展具有重大意义。
但同时，全球气候变暖也对北极微生物和生态系统造成了巨大的影响，对于北极地区微生物的保护与研究也至关重要。
地理极地知识点总结
地理极地知识点总结一、北极和南极的位置和特点1、北极是地球上最北端的地区，由北极洋、格陵兰、加拿大、阿拉斯加、斯堪的纳维亚半岛和俄罗斯北部的一部分组成。
2、南极则是地球上最南端的地区，由南极洲和周围的南极洋组成。
二、气候1、极地地区的气候特点包括气温极低、降水稀少、风大等。
北极地区的气温通常在摄氏零下50度至零下30度之间，而南极地区的气温可达零下80度。
2、极地地区的冰川、冰盖和冰架占据了大部分土地面积，形成了独特的冰雪景观。
三、动植物1、由于气候极端，极地地区的植被少而分散，大多为苔藓、地衣和低矮的草本植物。
2、极地地区的动物生存条件极其苛刻，只有少数适应了极地环境的动物能在此生存，如北极熊、企鹅、海豹等。
四、冰层1、极地地区的冰层是全球气候系统中至关重要的组成部分，因为冰层反射太阳光线，起到了控制地球气温的重要作用。
2、北极地区的冰盖和南极地区的冰架不仅影响了周边地区的气候，还对全球气候和海平面起到了重要的调节作用。
五、自然资源1、极地地区被认为是未来重要的矿产开发和能源资源的宝库，包括石油、天然气、矿石等。
2、然而，极地地区的资源开发面临着严峻的环境和生态压力，需要特别谨慎对待。
六、环境保护1、极地地区的独特生态环境受到全球关注，保护极地生态环境已成为国际社会共同努力的重要议题。
2、保护极地地区的生态环境不仅涉及到当地国家的责任，也需要国际社会的合作和支持。
七、极地科研1、极地科研对认识地球气候变化、生物多样性和环境保护具有重要的科学意义。
2、各国在极地科研方面开展了大量的合作项目，共同努力推动对极地地区的深入研究。
八、极地旅游1、极地旅游近年来逐渐兴起，吸引了越来越多的游客前往北极和南极地区参观冰川、观赏野生动物等。
2、极地旅游市场潜力巨大，但也需要合理规划和管理，以免对当地生态环境造成破坏。
以上是关于地理极地的知识点总结，极地地区的独特环境、生态、资源和科研价值不容忽视，我们应当加强对极地地区的保护和研究，为人类认识和保护地球提供更多的科学依据。
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采用表面荧光显微分析方法对2014年夏季中国第6次北极科学考察期间采集于加拿大海盆7个海冰站位的融池、冰芯和冰下海水样品进行了细菌和原生生物群落分析。
结果表明，上述3类生境中的第一优势类群均为细菌(不包括ICE07 站位出现水华融池的统计)，分别占总生物量的42．8％、37．8％和50．7％；第二优势类群均为鞭毛虫，分别占总生物量的40．2％、34．3％和37．5％。
包含细菌、鞭毛虫和纤毛虫在内的异养生物在总生物量中占有优势，显示微食物环在其中起着重要作用。
在北冰洋夏季快速融冰的背景下，3类生境总体上缺少快速生长的条件，总生物量偏低。
其中ICE07站位出现融池水华和冰表白养鞭毛藻高值，我们推测合适的藻种和营养盐的额外补充共同促成了该站位冰表(融池)藻华的形成。
采用第二代高通量测序技术对2010年夏季中国第4次北极科学考察期间采集于北冰洋中心区的融池、冰芯和冰下海水样品进行了细菌群落组成和多样性的研究，并对比了不同生境之间的细菌群落组成差异性。
19个样品的细菌群落组成分析结果表明：不同的生境具有其特定的细菌群落组成，未通透融池和通透融池的优势类群分别是黄杆菌纲和0l 一变形菌纲；冰芯的优势类群是1，一变形菌纲；冰下海水的优势类群是0【一变形菌纲。
冰芯上段融化形成未通透融池的过程中，也是细菌类群的环境适应和筛选过程，群落组成差异性的原因有待进一步的研究。
未通透融池向通透融池转化的过程中，盐度是导致细菌群落组成发生变化的重要因素。
通透融池连通冰下表层海水后，细菌群落组成的差异性可能与融池通透时间的长短有关，不同的采样站位之间，海冰的来源不同，细菌群落组成也有所不同。
During the period of the 6也Chinese Arctic Expedition in August 20 14，samples from melting pond，sea ice and underlying sea water of 7 ice camps in Canada Basin were collected and epifluorescent microscopy was utilized for the analysis of bactefia and protist communities．The result showed that bacteria was the first dominant group and heteroflagellates was the second dominant group，with the biomass percentage of 42．8％、37．8％、50．7％：40．2％、34．3％、37．5％，respectively(the data from ICE07 melting pond with algal bloom was not included)．Heterotrophic organisms like bacteria、heteroflagellates and ciliates dominate within the community,which suggests that microbial loop may play all important role in the community of pack ice zone．Under the background of quick melting of sea ice in summer,the environments of all three habitats were unsuitable for quick growth of the community and the biomass were very low．An an autotrophic flagellate bloomwas observed in a melting pond and surface 20 cm ice column on ICE07．We suggest that both suitable algal seed and nutrient supplement are essential for the occurrence of algal bloom on the surface ice．During the period of the 4也Chinese Arctic Expedition in August 201 0，samples from melt pond，sea ice and underlying sea water in central Arctic Ocean were collected and pyrosequencing approach was utilized for the study of bacteria community compositions and diversity．Moreover,by comparing the bacterial community composition among different habitats，results from 1 9 samples indicate the presence of local bacterial communities．Flavobacteria and Alphaproteobacteria are dominant in closed melt pond and in opened melt pond，respectively．Gammaproteobacteria are dominant in ice core，while Alphaproteobacteria are dominant in underlying sea water．The process of ice core melting into closed melt pond WaS also the process of bacteria species adapting and sorting．The differences in bacteria community between ice core and closed melt pond should be further studied．Salinity is an important factor that affects the proportion of bacteria community compositions when closed melt pond became opened melt pond．The differences of bacteria community compositions between opened melt pond and underlying sea watermay be related to the duration of the opened melt pond．As the sea ice provenance is different among ice camps，compositions of bacteria community is also different1．1浮冰区生境概述第一章绪论弟早殖比北冰洋是被陆地包围、近乎半封闭的大洋，经挪威海、格陵兰海以及巴芬湾与大西洋相连，同时通过狭窄的白令海峡连接太平洋。
海冰覆盖是北冰洋最重要的特征之一，冬季3月份时海冰覆盖面积可达15x106 km2，而在夏季9月份时，海冰覆盖面积为5x106 km2。
过去的三十年来，海冰发生了快速变化，夏季海冰最小覆盖面积由7．¨7．5×106 km2下降到3．5～4．5×106 km2(Arrigo，2014)，海冰变化对北冰洋的生态系统有着重要的作用。
1．1．1 融池随着春夏季节气温上升，雨水、冰表和积雪融化水在冰面低处汇聚而形成的水洼，即为融池，是春夏季北冰洋浮冰区海冰表面最重要的生境之一，在融冰季节开始时其覆盖面积可达56％(Webster et a1．，2015)。
融池由冰雪融水的流入和流出平衡决定，如图1．1所示。
融池水的流入量取决于周边冰雪的融化速率、以及汇水盆地的大小；流出量取决于相连冰芯的孔隙结构中的垂直渗透，或是肉眼可见的冰间缝隙和海冰卤道间的水平径流(Polashenski et a1．，2012)。
融池有两种类型：未通透融池和通透融池。
未通透融池是融池的早期形态，颜色呈白或淡蓝，底部与冰下表层海水隔离，盐度较低，一般为0。
营养盐(磷酸盐、亚硝酸盐与硝酸盐、硅酸盐)主要来自于大气中的灰尘、降雨和海冰中的卤道等，浓度较低，生物量不高；通透融池为融池的后期阶段，颜色呈深蓝，融池底部与冰下表层海水连通，理化环境与冰下海水相似，盐度较高。
营养盐浓度较高，生物量也相对偏高。
相对于积雪和海冰，海水的反射率很低，因此融池的形成降低了海冰表面反射率，有融池覆盖的海冰可吸收更多的短波辐射，进一步加剧了融池的融化进程，从而更降低了该区域海冰的反射率。
融池通过这种反射一反馈机制影响着北极地区夏季的能量和质量平衡(Ebert and Curry,1993)，可改变海冰的物理、光学特性(Perovich et a1．，2002；Maykut．1996)，影响海洋混合层的盐度和热量收支平衡(Eicken et a1．，2002)，是北极夏季初级生产力和生态系统的重要影响因素(Ferguson et a1．，2000；Gradinger,1 996a)。
1．1．2海冰秋冬季北极大气温度低于海水凝固点时，海水表面开始冷却形成冰晶，冰晶的不同生长阶段对应着海冰的两种类型：海冰生长初期形成的冰晶呈微粒状，称为粒状冰(granular ice)，随着海冰继续往下稳定生长，冰晶形态呈片状，称为柱状冰(columnar ice)。
根据存在时间的长短，海冰可分为当年冰(first—year ice)和多年冰(multi．year ice)。
当年冰形成于秋冬季节，并在下一年的夏季融化，厚度一般不超过1．5 m；若在下一年的夏季没有完全融化，继续冻结形成的海冰称为多年冰。
多年冰根据海冰年龄又可以分为二年冰、三年冰等，多年冰海冰厚度通常较厚，科学的判断需要通过对冰芯的竖直切片进行晶体结构分析。
浮冰区海冰形态如图1．2所示。
海冰由冰晶混合物、封闭或半封闭盐泡和狭小海冰卤道(brine channel)组成(Weissenberger et a1．，1992)。