海洋酸化对中间球海胆Strongylocentrotus+intermedius浮游幼体发育的影响
近交对中间球海胆受精率、孵化率和幼体发育的影响
２０１ ３年 １ ０月
大
连
海 洋 大
学 学 报
Ｖ０ １ ． ２ ８ Ｎｏ ． ５
Ｏｃ ｔ．２ Ｏｌ ３
Ｊ ０ＵＲ ＮＡＬ ０Ｆ Ｄ ＡＩ 』 ＡＮ ０Ｃ ＥＡ Ｎ ＵＮ Ｉ ＶＥＲ Ｓ Ｉ Ｔ Ｙ
文章编号 ： ２ ０ ９ ５ — １ ３ ８ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ４ ４ ５ — ０ ５
１ 材料 与 方 法
１ ． １ 材 料
试 验用 中间球海 胆 亲本 选 自大连 海洋大 学农业 部 北 方海 水增 养 殖 学重 点 实验 室 ２ ０ ０ ９年 ４月 构 建
的Ｆ 代 选 育 家 系 。试 验 用 Ｎ Ｉ Ｋ Ｏ Ｎ ｅ ｃ ｌ ｉ ｐ ｓ ｅ显 微 镜
（ 型号 ５ ０ ｉ ） 、Ｎ Ｉ Ｋ Ｏ Ｎ相 机 （ 型号 Ｙ Ｓ Ｉ Ｏ ０ ） ，用 Ｎ Ｉ Ｓ — Ｅ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ Ｆ和 Ａ ｄ ｏ ｂ ｅ Ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｓ ｈ ｏ ｐ软件处理 图像 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ １ — ３ １
日，以本实验 室 已经 构 建 的 Ｆ ： 代 选 育 家 系作 为 亲 本 ，构 建不 同近交水 平 的海胆 家系 。用于构 建选 育
基金项 目：国家 “ ８ ６ ３ ” 计划项 目 （ ２ ０ １ ２ Ａ Ａ １ ０ Ａ ４ １ ２ ） 作者 简 介 ： 周 海森 （ １ ９ ８ ７ － ） ，男 ， 硕士研究生。Ｅ — ｍ ａ ｉ ｌ ：ｈ ｓ ｚ ｈ ｏ ｕ １ ９ ８ ７ ＠１ ６ ３ ． ｔ ｏ ｍ 通信 作者 ：常亚青 （ １ ９ ６ ７ － ） ，男 ， 博导 ，教授 。Ｅ － ｍ ａ ｉ ｌ ：ｙ ｑ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ＠ｄ ｌ ｏ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ
海洋酸化影响
海洋酸化影响海洋酸化是全球气候变化的一个重要方面，它指的是由于大气中二氧化碳浓度的上升导致海水吸收更多的二氧化碳而变得酸性增强的现象。
这个过程不仅改变了海洋生态系统的化学平衡，还对海洋生物以及依赖海洋资源的人类社会产生了广泛的影响。
本文旨在探讨海洋酸化的现状、原因、影响及其可能的解决方案。
海洋酸化的科学背景海洋通过溶解大气中的二氧化碳起到自然的“碳汇”作用，减缓了温室气体效应。
然而，随着工业革命以来人类活动的加剧，大量的化石燃料燃烧释放了大量二氧化碳，导致这一自然过程失衡。
海水中的二氧化碳与水反应形成碳酸，进而分解为碳酸氢根和氢离子，使海水pH值下降，即海水变酸。
对海洋生物的影响海洋酸化对许多海洋生物构成了威胁，尤其是那些具有钙质外壳或骨架的生物，如珊瑚、贝类、某些浮游生物等。
酸化环境使得这些生物更难形成和维持其钙质结构，从而影响它们的生长、繁殖和生存。
此外，海洋食物链的基础——浮游生物的生产也受到负面影响，进一步影响到鱼类和其他海洋动物。
对人类社会的影响海洋不仅是地球上最大的生态系统，也是人类重要的资源库。
海洋酸化影响了渔业资源，减少了鱼类的数量和质量，给依赖渔业的社区带来经济压力。
同时，海洋酸化还威胁到旅游业，特别是那些依赖于珊瑚礁和海洋生物多样性的旅游目的地。
此外，海洋酸化还可能影响海洋在调节地球气候、吸收碳等方面的功能。
应对策略面对海洋酸化的挑战，国际社会已经开始采取行动。
减少温室气体排放是最根本的解决方案。
此外，保护和恢复海洋生态系统，提高其抵御酸化的能力也是关键措施之一。
科学研究正在探索如何通过人工方法减轻海洋酸化的影响，例如增加海水中的碱性物质以中和酸性。
总结海洋酸化是一个复杂的全球性问题，它要求国际社会共同努力，采取多方面的措施来应对。
从减少碳排放到保护海洋生态，每一项措施都至关重要。
只有通过全球合作和持续的努力，我们才能确保海洋的健康和未来世代的福祉。
酸化海水对海生生物生长与养分利用的影响研究
酸化海水对海生生物生长与养分利用的影响研究最近几十年，科学家们对酸化海水的影响进行了一系列深入的研究。
据研究表明，全球变暖导致的二氧化碳排放和海洋酸化是全球重要的环境问题。
酸化海水的问题不仅影响了海洋生态系统，同时也影响人类的粮食安全和经济发展。
酸化海水对海生生物生长的影响酸化海水和二氧化碳的浓度升高会导致海水的酸性增加和碳酸盐离子浓度的变化。
这些变化对海洋生物的生长和繁殖产生了影响。
首先，酸化海水会降低海洋生物的生长速度和体型。
酸化海水降低了生物代谢的效率，影响了生物的生长、骨骼形成和生殖能力。
研究发现，酸化海水可以让海洋无脊椎动物的生长速度降低30%以上。
对于某些已经处于危险中的物种来说，这可谓雪上加霜。
其次，酸化海水可以改变海洋生物的生活史。
海洋生物的生命史发展是通过一系列生命周期来完成的。
随着酸化程度不断加深，海洋生物的生命史发展也会受到影响，包括生长、成熟、繁殖以及越冬等方面。
例如，某些寄居蟹和龙虾将在更早的时间开始产卵，这会降低它们的幼崽生存率。
此外，酸化海水还会影响海洋生物的行为。
酸化海水可以影响体内酸碱平衡，并且还会影响神经递质的传递，从而影响生物的行为。
例如，酸化海水可能会影响鲨鱼的嗅觉，阻止它们捕食猎物。
酸化海水对养分利用的影响酸化海水对海洋生态系统不仅有直接的影响，同时也会影响海洋生态系统中的养分循环和利用。
养分利用是保持海洋生态系统能量平衡的基础，酸化海水引起的养分变化可能会导致海洋生态系统崩溃。
一方面，酸化海水会导致海洋生态系统中的生态位和功能失衡。
生态位和功能是指在某一空间中，物种之间为了谋求养分和生存而根据不同形态和生活方式而分配不同的生态利用方式。
酸化海水会导致一些物种数量的减少，这可能会使其它物种与它们的生态位产生竞争，导致整个海洋生态系统的功能性失衡。
另一方面，酸化海水影响了养分循环过程，从而影响生态系统中大量微生物和浮游生物的生长和繁殖。
海洋生态系统中有大量微生物和浮游生物会从光合作用和化学反应中获得养分，进而为整个生态系统提供重要的能量和养分。
海洋酸化对海洋生态系统的影响及其生态学研究
海洋酸化对海洋生态系统的影响及其生态学研究海洋酸化是指在海水中溶解的二氧化碳增加，导致海水pH值下降的过程。
这一过程对海洋生态系统产生了广泛的影响，特别是对海洋生物的生存、繁殖和生态过程等方面。
因此，研究海洋酸化的生态学影响，成为了当前生态学领域的一个热点问题。
一、海洋酸化的机理和过程二氧化碳是人类活动的主要产物之一。
人类持续燃烧化石燃料、改变土地利用和森林砍伐都是导致海洋二氧化碳浓度升高的主要原因。
二氧化碳溶解在海水中，导致海水中H+离子浓度增加，从而导致海洋酸化。
二、海洋酸化对海洋生态系统的影响海洋酸化对大多数海洋生物的生长、发育、存活和繁殖等过程产生了广泛的影响。
例如，海洋酸化会导致一些钙质生物，如珊瑚、蚌类、海星等的生长变慢、骨架变脆弱，以及跨季性摄食越来越难。
同时也会影响到一些生物的行为。
例如，海洋酸化后，依靠嗅觉和视觉来寻找食物的一些物种，如鳕鱼和龙虾，会丧失这种能力而难以适应新的环境。
三、生态学研究现状当前，生态学研究者们对于海洋酸化对海洋生态系统的影响已有所了解，但是我们仍然需要更多的深度研究才能够更好地理解其生态学基础。
例如，海洋酸化对微生物群落的影响，我们目前的了解比较有限。
此外，我们需要更好地理解海洋生态系统的抵抗力和适应性，以更好地预测其未来的发展。
四、构建支持生态学研究的政策和实践海洋酸化是一个全球性的问题，需要全球范围的政策和实践支持。
这包括通过减少人类排放二氧化碳和其他污染物，以减缓海洋酸化的进程，同时我们也需要加强政策支持，促进生态学研究者的合作，以提高我们对于海洋酸化对生态系统的影响更深刻的了解。
综上所述，海洋酸化已经成为全球性的问题，并且这一过程对于海洋生态系统的影响已经越来越明显。
为了更好地应对这一问题，我们需要促进生态学研究者的合作，构建支持其工作的政策和实践。
这样，我们才能够更好地保护海洋生态系统，同时也维护我们的地球环境的可持续发展。
（论文）海洋酸化对近岸海洋生物的...
第34卷第3期大 连 大 学 学 报V ol.34 No.3海洋酸化对近岸海洋生物的影响湛垚垚1,2，黄显雅1,2，段立柱1,2，郝振林1,2，王轶南1,2，丁 君1,2，常亚青1,2,*（1 大连海洋大学水产与生命学院，辽宁大连，116023，2 农业部北方海水增养殖重点实验室，辽宁大连，116023）摘要：海洋酸化是继“温室效应”之后又一由CO2过量排放而引起的全球性环境问题。
一方面，海洋酸化作为一种环境胁迫因子，可以破坏海洋生物体内的酸碱平衡，进而改变海洋生物组织细胞渗透压，导致海洋生物组织细胞损伤甚至死亡；另一方面，海洋酸化引起的海水pH值降低及海水碳酸盐饱和度改变可破坏海洋生态系统中CO2—碳酸盐体系的动态平衡，这将造成那些具有碳酸盐外壳(或骨骼)的海洋生物其碳酸盐外壳(或骨骼)的溶蚀或导致这些海洋生物的幼体无法正常形成所需的碳酸盐外壳(或骨骼)，同时，也会不同程度的影响一些海洋生物的生物矿化作用，从而影响具有碳酸盐外壳(或骨骼)以及生物矿化作用的海洋生物的正常生长、发育和繁殖。
近岸海域处于大气圈、岩石圈、生物圈的耦合地带，具有生态环境复杂、渔业资源丰富的特点，是人类进行渔业生产和经济海产人工增养殖的重要场所和基地。
相对其它海洋区域而言，近岸海域水层较浅，CO2气体在水中的溶解一般处于饱和状态，水体中的CO2分压易随空气中CO2浓度的变化而变化，是最先也是最容易受到海洋酸化影响的海域。
本文从海洋酸化对近岸海洋生物的环境胁迫效应以及海洋酸化对近岸海洋生物矿化作用的影响两方面，综述了海洋酸化对近岸海洋生物产生的影响。
关键词：海洋酸化；近岸海域；海洋生物中图分类号：Q178.53\X174 文献标识码：A 文章编号：1008-2395(2013)03-0079-06收稿日期：2013-04-23基金项目：国家自然科学基金资助项目(41206128)。
作者简介：湛垚垚（1978-），女，博士，讲师，研究方向：海洋生物学。
海洋酸化的原因和影响
海洋酸化的原因和影响随着人类社会的持续发展和科技进步，人类对自然环境的影响越来越显著，其中之一就是海洋酸化。
海洋酸化是指海洋水体中的pH值下降，使得海水变得更加酸性的自然现象。
这一现象虽然看似微不足道，但是却对海洋生态系统和人类生计产生了极大的影响。
本文将从海洋酸化的原因和影响两个角度进行探讨。
一、海洋酸化的原因1.二氧化碳排放二氧化碳排放是导致海洋酸化的最主要原因。
人类活动所排放的二氧化碳大量溶解到海洋中，与水中的碳酸根离子结合成为碳酸，这使得海洋中的碳酸离子浓度上升，从而引发了许多问题。
根据一篇《自然》杂志的研究，从工业革命以来，全球海洋酸度上升了26%。
2.氮氧化物的排放除了二氧化碳，人类活动也会释放一种叫做氮氧化物的气体，这些氮氧化物最终也会被溶解到海洋中，从而导致海洋酸化的加剧。
氮氧化物的排放主要来自于农业、工业和交通等方面。
3.酸雨污染的影响大气酸化也是导致海洋酸化的原因之一。
大气中的氮氧化物和硫氧化物被光化、氧化和水合成为落下来的酸雨，这些酸雨通过地表与海水相遇，从而加剧了海洋的酸化程度。
二、海洋酸化的影响1. 生物多样性受到损害海洋酸化会对海洋生物的生长和繁殖产生不利影响。
海水的酸化不仅降低了海洋中的钙离子含量，还使得水中铁的可溶性增加，这导致了海洋中贝壳类生物、珊瑚和其他有钙物质构成的生物可能难以维持自己的骨骼和外壳。
此外，除了这些有钙物质的生物，海洋中的其他生物也会受到影响，这些生物可能包括藻类、浮游生物和鱼类等。
2.渔业遭受打击海洋酸化也会对渔业、特别是野生渔业产生影响。
由于海洋中的生态系统正在经受重大的压力，因此一些海洋生物的数量可能会显著下降，这会影响到渔业的可持续性。
此外，海洋酸化还可能导致海洋中的食物链出现不可逆转的变化，进一步加剧了渔业的压力。
3.海洋环境健康面临威胁海洋酸化对整个海洋生态系统产生了不利影响，这也扩大了人类对其影响的范围。
海洋酸化导致海洋中的多种生物死亡或灭绝，这在长期时间内将对海洋环境产生持久的影响。
海洋酸化对生物的影响
海洋酸化对生物的影响1. 引言海洋酸化是指海洋水体中溶解的二氧化碳（CO2）增加导致海洋水体pH值下降的过程。
随着人类活动引发的大气中CO2浓度的增加，海洋酸化变得越来越严重。
本文将探讨海洋酸化对生物的影响，涵盖海洋生态系统、珊瑚礁、贝类、鱼类和浮游生物等方面。
2. 海洋生态系统海洋是地球上最大的生态系统之一，拥有丰富的生物多样性和复杂的食物链关系。
然而，由于海洋酸化的不断加剧，许多海洋生态系统正受到严重影响。
2.1 珊瑚礁珊瑚礁是一个脆弱的生态系统，提供了众多物种栖息地和食物来源。
然而，过高的CO2浓度导致珊瑚组织中钙质含量下降，使珊瑚受到严重破坏。
此外，酸性水域还会抑制珊瑚的生长和繁殖能力。
2.2 贝类贝类是海洋生态系统中重要的滤食动物，它们对维持水体清澈和环境稳定起着重要作用。
然而，海洋酸化对贝类产卵和幼虫发育具有负面影响。
由于酸性水域抑制了贝类壳体形成所需的碳酸钙沉积，贝类整体数量减少并且无法正常繁殖。
3. 鱼类作为海洋食物链中的顶级消费者，鱼类对于维持生态平衡和人类食物安全具有重要意义。
然而，海洋酸化威胁着鱼类的存活和繁殖。
高CO2水域会干扰鱼类神经系统、视觉和听觉能力，并影响它们对捕食者和被捕食者的感应能力。
此外，鱼类幼体也容易受到酸性水体中有毒金属和化学物质的影响。
4. 浮游生物浮游生物在海洋食物链中处于核心位置，其存在直接或间接地影响着其他生物群落。
然而，海洋酸化会改变浮游生物群落结构和种群数量。
高CO2水域中浮游生物往往无法充分吸收所需的营养元素，导致其生长受限，并进一步影响其他依赖它们为食物来源的生物。
5. 结论海洋酸化对生物产生广泛的影响，其后果不仅仅局限于上述提及的几个方面。
作为全球气候变化带来的严峻威胁之一，应当采取措施减少大气中CO2排放以及保护海洋环境以维持其良好状态。
只有这样，我们才能够保护珍贵而脆弱的生态系统，并确保人类社会与自然界和谐共存。
以上就是我对于题目“海洋酸化对生物的影响”的一篇文章。
海洋酸化对海洋生物的生物学影响
海洋酸化对海洋生物的生物学影响海洋酸化是指海洋中的酸碱度降低的过程，主要是由于大气中二氧化碳的增加导致海水中二氧化碳浓度的升高而引起的。
过去几个世纪以来，由于人类活动产生的大量二氧化碳排放，海洋酸化的速度呈现出前所未有的加速。
这种现象不仅对海洋生态系统产生了巨大的影响，而且对海洋生物的生存和繁衍也造成了重大威胁。
一、海洋酸化对钙质生物的影响海洋中的许多生物，如珊瑚、贝类和有孔虫等，都含有钙质骨骼或壳体。
海洋酸化会导致海水中钙离子的浓度降低，使得钙质生物的壳体和骨骼生长变得困难。
实验证明，当海水的酸碱度下降到一定程度时，珊瑚的生长速度明显降低甚至停止生长，贝类的壳体变薄易损，而有孔虫等微型海洋生物的生存和繁衍能力也受到了极大的威胁。
二、海洋酸化对海洋生态系统的影响海洋生态系统是一个复杂的生物系统，各个环节之间相互依赖，对海洋酸化的不同生物有着不同的响应。
1. 海藻和植物浮游生物：海洋酸化对海藻和植物浮游生物的影响尚不明确，有些研究认为适度的酸化可能会促进它们的生长，但过度的酸化则会对其生存造成影响。
2. 海洋浮游动物：海洋浮游动物是海洋食物链中的重要环节，它们对海洋酸化的响应也引起了广泛关注。
一些研究表明，海洋酸化会对浮游动物的成长、繁殖和死亡率产生直接影响，从而对海洋食物链的稳定性和能量传递造成重要影响。
3. 鱼类：海洋酸化对鱼类的影响更为复杂和多样化。
一方面，鳃腔内生物环境的酸碱度的改变会对鱼类的呼吸和体内酸碱平衡产生影响；另一方面，鱼类的生活史、行为和物种之间的相互关系也会因海洋酸化发生改变。
三、海洋酸化对海洋生物多样性的影响海洋生物多样性是指海洋中不同种类生物的丰富程度和多样化程度。
海洋酸化对海洋生物多样性的影响可能会导致生态系统的重大改变。
研究发现，海洋酸化会使某些海洋生物受到压力，而其他一些种群则可能因其生长和繁殖能力的变化而获益。
这可能导致物种组成和生物多样性的变化，从而对整个海洋生态系统的结构和功能产生深远影响。
海洋酸化对生物的影响
海洋酸化对生物的影响海洋酸化是指海水中的pH值下降的过程，主要是由于大气中二氧化碳浓度的增加导致海水中碳酸盐浓度增加，从而降低了海水的碱性。
近年来，随着工业化和人类活动的加剧，海洋酸化的问题日益引起人们的关注。
海洋酸化不仅对海洋生物产生了重要影响，也对整个生态系统造成了威胁。
本文将探讨海洋酸化对生物的影响。
一、对珊瑚礁的影响珊瑚礁是海洋生态系统中的重要组成部分，而海洋酸化对珊瑚礁的影响尤为显著。
珊瑚礁是由珊瑚虫分泌的碳酸钙构成的，而海洋酸化导致海水中的碳酸盐浓度增加，使得珊瑚礁生长所需的碳酸钙变得稀缺。
这会导致珊瑚礁的生长速度减缓甚至停止，甚至可能引发珊瑚白化现象，严重威胁珊瑚礁生态系统的稳定。
二、对贝类和其他钙质生物的影响贝类和其他钙质生物如海藻、珊瑚等对海水中的碳酸盐浓度敏感，海洋酸化会影响它们的壳体形成和生长。
贝类的壳体主要由碳酸钙构成，而海洋酸化导致海水中的碳酸盐浓度降低，使得贝类的壳体变得脆弱，容易受到外界环境的影响。
这对贝类的生长和繁殖造成了严重影响，也影响了海洋生态系统的平衡。
三、对浮游生物的影响海洋中的浮游生物是海洋生态系统中的基础环节，它们对海洋生态系统的稳定和平衡起着重要作用。
然而，海洋酸化对浮游生物的影响也不可忽视。
浮游生物的壳体也主要由碳酸钙构成，海洋酸化会使得浮游生物的壳体形成受到影响，从而影响它们的生长和繁殖能力。
这将对整个海洋食物链产生连锁影响，最终影响到海洋生态系统的稳定。
四、对鱼类的影响海洋酸化对鱼类的影响主要体现在影响其感知能力、行为和生长发育等方面。
研究表明，海洋酸化会影响鱼类的嗅觉和听觉系统，使得它们对天敌的感知能力下降，增加了被捕食的风险。
此外，海洋酸化还会影响鱼类的行为，使得它们的觅食和繁殖行为发生改变，影响到鱼类种群的数量和结构。
同时，海洋酸化也会影响鱼类的生长发育，使得鱼类体内的酸碱平衡受到影响，进而影响到其生长速度和生长周期。
五、对海洋生态系统的整体影响海洋酸化不仅对单一生物种群产生影响，也对整个海洋生态系统产生了深远影响。
海洋酸化对海洋生态系统的影响
海洋酸化对海洋生态系统的影响海洋是地球上最大、最具有生命力的水体之一。
它不仅是人类赖以生存的重要来源之一，也是养育和孕育海洋生物的栖息地。
但是近年来，人类的活动却对海洋环境造成了越来越严重的影响，其中之一便是海洋酸化。
海洋酸化是指海洋中的酸碱平衡被打破，海水变得越来越酸性。
它是一种由二氧化碳排放引起的环境问题。
那么，海洋酸化对海洋生态系统的影响又是什么呢？一、海洋酸化对海洋生物的影响在海洋酸化的环境中，海洋生物面临着很多威胁。
一般来说，海水的酸碱度需要保持在一定的范围内，否则会影响海洋生物的生存和繁殖。
海洋酸化会导致海洋中二氧化碳的增加，进而降低海水的pH值，增加海水的酸性，这对海洋生物的生理和生态系统都会产生影响。
首先，海洋酸化会对海洋浮游生物的骨骼形成产生不利影响。
海洋浮游生物中有许多具有壳体结构的海洋生物，如珊瑚、贝类等，在海洋酸化环境下，其体内的钙质可溶性降低，导致它们很难形成坚硬的外壳或骨骼，这会影响它们的生存和繁殖，因此海洋浮游生物是极易受到海洋酸化威胁的生物之一。
此外，在海洋酸化环境中，很多海洋生物的生存和繁殖都会受到影响。
因为海洋生物的生理功能与环境的酸碱度密切相关，如果环境酸度过高，将会影响它们的恶性循环系统、生殖系统和免疫系统的正常运作，从而导致死亡率的增加，这对于整个生态系统来说可能是一种威胁。
二、海洋酸化对海洋生态系统的影响海洋生态系统是一个复杂的生态环境，酸化环境会对其产生一系列的影响。
首先，海洋酸化会导致深海海洋中营养元素的减少，这会影响整个海洋生态系统中元素循环的稳定性，使得整个海洋食物链的平衡性受到影响。
而且，海洋酸化还会对海洋中微生物的数量产生影响。
微生物是海洋中一个非常重要的生态环节，它们不仅能够对海洋中有害的化学物质进行降解分解，还能够帮助净化海洋中的污染物质。
但是，在酸化环境下，微生物数量会受到影响，从而影响整个海洋生态系统的平衡性和生态保护功能。
此外，海洋酸化也会使得海洋中某些建筑物和结构体质量变差。
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分类号 密级 UDC 编号
硕 士 学 位 论 文 海洋酸化对中间球海胆(Strongylocentrotus intermedius)浮游幼体发育的影响
黄显雅 1116005
指导教师姓名 湛垚垚 讲师 专 业 名 称 生物化学与分子生物学 论文答辩日期 学位授予日期 年 月 日 Thesis for Master Degree The impact of ocean acidification on larval development insea urchin Strongylocentrotus intermedius
Master Candidate: Huang Xian-ya Major Advisor： Zhan Yao-yao
College of Fisheries and Life Science, Dalian Ocean University, Dalian, Liaoning, P. R. Chian June, 2014 本研究由 国家自然科学基金(41206128) 资助
This study was funded byNational Natural Science Foundation of China (No. 41206128) 摘 要 摘 要 海洋酸化(ocean acidification, OA)是指由于吸收大气中过量二氧化碳(CO2)而导致的海 水逐渐变酸的现象。自工业革命开始，人类的各种活动产生的的CO2量非常巨大，空气中 的 CO2浓度从工业革命前的 280ppm 上升到现在的 300-380ppm，预计到 2100 年将达到 450-1000ppm。自1880年以来，海洋表面pH值下降了0.12个单位，相当于海水中的H+ 浓度上升了30%，按此估算，到2100年，海洋平均pH值将比现在下降0.3-0.5个单位， 即从现在的8.1左右下降至7.6左右。关于海洋酸化的研究最早的是珊瑚，调查显示，1990 年至今，大堡礁珊瑚平均钙化率下降了14%。这是由于不断增加的大气CO2，能够显著降 低珊瑚的有效钙化累积，减缓珊瑚礁的形成进程。随着全球气候变化的日益恶化，海洋酸 化对海洋生物的影响也备受关注，对海洋酸化与海洋生物间的相互作用的研究也越加深 入。
海胆是海洋浅海动物的代表动物，其作为发育生物学的模式生物已有100多年的历史， 由于海胆浮游幼体和成体具有骨针、棘、齿及壳等钙化结构，因此也是研究生物钙化作用 的重要模式生物。目前，国外利用实验室模拟方法研究海洋酸化对海胆生长发育影响的基 础理论研究工作已逐渐开展起来，而针对海洋酸化对海胆，尤其是海胆经济种类潜在影响 的研究鲜有报道。
本研究首先在实验室条件下模拟未来海洋酸化条件，初步明确了未来海洋酸化对我国 海域海水碳酸体系的影响，随后，以我国北方沿海最重要的经济海胆之一——中间球海胆 （又称虾夷马粪海胆，Strongylocentrotus intermedius）为对象，按照IPCC预测2100年地 球海洋酸化水平设置OA1（自然海水pH-0.3），OA2（自然海水pH-0.4），OA3（自然海水 pH-0.5）三个海洋酸化条件，通过观察自然海水以及不同海洋酸化条件下，中间球海胆浮 游幼体的上浮和存活情况，计算中间球海胆浮游幼体的上浮率和存活率；利用显微观察、 软件测量和扫描电镜超显微观察等技术手段探明了海洋酸化对中间球海胆浮游幼体骨针 钙化生长、平均钙化生长速率以及钙化结构的影响。结果显示：
1、通过实验室模拟海洋酸化研究发现，由于 CO2过量排放引起的海洋酸化对海水温 度、盐度和总碱度并无显著影响，而对海水碳酸体系各组份的影响却十分显著。其中，海 水中的CO2分压随着CO2释放的增加而增高，海水pH值随着CO2释放的增加而降低，海 水中碳酸氢根的浓度随着CO2释放的增加而增加，而海水中碳酸根的浓度却随着CO2释放 的增加而降低，海水主要碳酸盐（方解石和霰石）饱和度也随着随着CO2的不断释放而逐 渐降低。
2、对海洋酸化条件下中间球海胆浮游幼体上浮率、死亡率和形态学的研究发现，海 洋酸化对中间球海胆幼体的上浮率并无显著影响；但对中间球海胆浮游幼体的存活率的影 响十分显著，随海洋酸化程度的加深，中间球海胆浮游幼体的存活率逐渐降低；海洋酸化 I 摘 要 对中间球海胆四腕浮游幼体的形态具有显著影响，主要表现为幼体对称性丧失和钙化骨针 外露。
3、对海洋酸化条件下中间球海胆四腕浮游幼体骨针钙化生长、平均钙化生长速率的 研究结果显示： (1)与自然海水组骨针总长度相比，不同程度海洋酸化处理组中间球海胆 四腕幼体期骨针总长度呈现极显著性差异(p<0.01)，其中，OA1组骨针总长较自然海水组短 5.17±1.54%；OA2组骨针总长较自然海水组短7.09±0.59%；OA3组骨针总长较自然海水组 短 17.98±1.56%。分别测量中间球海胆浮游幼体骨棒和口后腕骨针长度，发现不同程度海 洋酸化组中间球海胆四腕幼体骨针骨棒长度与自然海水培养组相比并无显著性差异；而口 后腕的长度则明显比自然海水组短，其中，OA1组口后腕长度较自然海水组短10.26±0.72%， OA2组口后腕长度较自然海水组短 14.80±1.47%；OA3组口后腕长度较自然海水组短 33.97±2.28%。(2)由结果(1)进一步计算发现，从骨针开始发育至受精后70小时，自然海水 组中间球海胆骨针的平均钙化速度为7.56±0.56μm/h ，OA1组中间球海胆骨针的平均钙化 速度为7.16±0.42μm/h，OA2组中间球海胆骨针的平均钙化速度为7.03±0.57μm/h，OA3组 中间球海胆骨针的平均钙化速度为6.21±0.58μm/h。这一结果提示，海洋酸化可以显著影响 中间球海胆浮游幼体的钙化生长速度，且主要是通过抑制海胆浮游幼体口后腕的钙化生长 来影响海胆浮游幼体骨针的整体钙化过程。
4、通过扫描电镜观察发现，自然海水组中间球海胆四腕幼体骨针表面较为光滑，内 部结构均匀且致密。OA1、OA2组、OA3组中间球海胆四腕幼体骨针表面结构和内部结构 均出现溶蚀显现，且溶蚀程度随海水酸化程度的加剧而加深。
综上所述，本研究的结果将为进一步研究海洋酸化对中间球海胆生命早期阶段钙化生 长的影响及其机制，明确海洋酸化对中间球海胆渔业经济的潜在影响提供理论依据，对我 国北方海胆经济种类的可持续发展具有一定的指导意义。
关键字：海洋酸化；中间球海胆；浮游幼体；上浮率；死亡率；生物钙化
II Abstract Abstract Ocean acidification(OA) after ‗Warm House‘ is another global environmental problem caused by increasing emissions of anthropogenic carbon dioxide(CO2). Ongoing ocean acidification increasingly affects marine ecosystems and commercial fisheries by changing seawater pH and CaCO3 saturation. On one hand, ocean acidification as an environmental stressor could destroy internal acid-base homeostasis of marine life. On the other hand, the decrease of seawater pH and CaCO3saturation caused by ocean acidification would affect the formation of carbonate shell and the process of biomineralization of marine life because of the change of dynamic balance of ocean CO2—carbonate system.
The objectives of this study are to investigate the impact of ocean acidification on larval growth , morphology and calcification in the sea urchin Strongylocentrotus intermedius, and access the potential threat of ocean acidification to commercial industry of the sea urchin S. intermedius. To achieve our objectives, we firstly invented a laboratory experimental system so that CO2-driven OA can be simulated under lab conditions. According to the fouth report of IPCC—OA scenarios project a ΔpH=–0.3 to–0.5 units by the end of this century, three different sea water pH level treatments were set up in this study: natural sea water pH－0.3units(OA1), natural sea water pH－0.4units(OA2) and natural sea water pH－0.5units(OA3). Laboratory OA scenarios experiments to study the impact of OA on larval floating rate, survival rate, larval mophology, spicule calcifiction and spicule morphology in sea urchin S. intermedius were carried out. Our results showed that:
1、The progressive uptake of CO2can significantly increase the partial pressure of CO2 (pCO2) and reduce sea water pH value. As well, over-emission of CO2can alter the dynamic equilibrium of ocean CO2—carbonate system by increasing the concentrion of hydrogen carbonate([HCO3-]), decreasing the abundance of carbonate ion(CO32-).