Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Động lực học tạm thời của thực vật phù du môi trường cửa sông: Nghiên cứu điển hình về Vịnh San Francisco
Tóm tắt
Các cuộc khảo sát chi tiết trên toàn bộ Vịnh San Francisco trong một chu kỳ hàng năm (1980) cho thấy sự biến đổi theo mùa của sinh khối thực vật phù du, thành phần cộng đồng và năng suất có thể khác biệt rõ rệt giữa các loại môi trường sống cửa sông. Ví dụ, ở khu vực phía bắc có sự chi phối của sông (Vịnh Suisun), mùa vụ thực vật phù du đặc trưng bởi một đợt nở hoa mùa hè kéo dài của diatom netplanktonic, xảy ra do sự tích tụ các hạt lơ lửng tại nơi giao thoa của các dòng chảy không bị thủy triều (tức là nơi có thời gian cư trú dài). Tại đây, độ đục nước luôn ở mức cao đến mức sinh trưởng và năng suất thực vật phù du bị hạn chế nghiêm trọng bởi sự sẵn có ánh sáng, quần thể thực vật phù du luân chuyển chậm, và các quy trình sinh học dường như ít quan trọng hơn các cơ chế biến đổi theo thời gian so với các quá trình vật lý liên quan đến dòng chảy nước ngọt và sự khuấy trộn hỗn loạn. Ngược lại, Vịnh Nam là một môi trường cửa sông kiểu đầm phá, ít kết nối trực tiếp với ảnh hưởng của lưu lượng sông. Thời gian cư trú ở thượng lưu kéo dài (vài tháng), độ đục thấp hơn và tốc độ tăng trưởng ước tính của quần thể là cao (lên tới 1-2 lần gấp đôi mỗi ngày), nhưng sản xuất nhanh sinh khối thực vật phù du có lẽ đã bị cân bằng bởi sự mất mát do loài ăn cỏ ở đáy. Có những ngoại lệ xảy ra trong những khoảng thời gian ngắn (có thể từ vài ngày đến vài tuần) vào mùa xuân khi cột nước phân tầng, khiến cho tảo giữ lại ở lớp mặt không bị ảnh hưởng bởi việc ăn cỏ ở đáy, và các đợt nở hoa thực vật phù du phát triển. Mức độ phân tầng thay đổi theo chu kỳ thủy triều nhỏ-lớn, vì vậy Vịnh Nam là một môi trường cửa sông mà (1) các quá trình sinh học (tăng trưởng, ăn cỏ) và một quá trình vật lý (khuấy trộn đứng) tương tác để gây ra sự biến đổi theo thời gian của sinh khối thực vật phù du, và (2) sự biến đổi theo thời gian có tính chất rất năng động do sự biến đổi ngắn hạn của thủy triều. Các cơ chế khác của sự biến động theo thời gian trong thực vật phù du môi trường cửa sông bao gồm: việc ăn cỏ của động vật phù du, sự trao đổi vi tảo giữa trầm tích và cột nước, và sự khuếch tán ngang, chuyển vận thực vật phù du từ những vùng có năng suất cao (nông) tới những vùng có năng suất thấp (kênh sâu). Các hồ sơ nhiều năm về sinh khối thực vật phù du cho thấy rằng có những sai lệch lớn so với các chu kỳ hàng năm điển hình quan sát được vào năm 1980, và rằng tính biến thiên giữa các năm là do tính biến thiên lưu lượng mưa hàng năm và lưu lượng sông. Ở đây, bản chất của sự biến thiên này cũng khác nhau giữa các loại môi trường cửa sông. Các đợt nở hoa chỉ diễn ra ở khu vực phía bắc khi lưu lượng sông nằm trong một khoảng hẹp, và sự gia tăng sinh khối mùa hè đã không xảy ra trong những năm hạn hán nghiêm trọng (1977) hoặc những năm có lưu lượng cực cao (1982). Tuy nhiên, ở Vịnh Nam, có một mối quan hệ trực tiếp giữa sinh khối thực vật phù du và lưu lượng sông. Khi lưu lượng sông tăng, cũng đồng nghĩa với việc cần thêm năng lượng nổi để phân tầng độ dày, và những năm ẩm ướt được đặc trưng bởi những đợt nở hoa mùa xuân dai dẳng và mạnh mẽ.
Từ khóa
#thực vật phù du #sinh khối #môi trường cửa sông #Vịnh San Francisco #biến đổi theo mùaTài liệu tham khảo
Alpine, A. E., 1983. Use of in vivo fluorescence to size fractionate phytoplankton biomass. M.A. Thesis, San Francisco State University, San Francisco, 43 pp.
Alpine, A. E., J. E. Cloern & B. E. Cole, 1981. Plankton studies in San Francisco Bay. I. Chlorophyll distributions and hydrographic properties of the San Francisco Bay estuary, July 1977 – December 1979. U. S. Geological Survey Open-File Report 81-213, 150 pp.
Ambler, J. W., J. E. Cloern & A. Hutchinson, 1985. Seasonal cycles of zooplankton from San Francisco Bay. Hydrobiologia (this volume).
Arthur, J. F. & M. D. Ball, 1979. Factors influencing the entrapment of suspended material in the San Francisco BayDelta estuary. In T. J. Conomos (ed.), San Francisco Bay: The Urbanized Estuary. Pacific Division Am. Assoc. Adv. Science, San Francisco: 143–174.
Ball, M. D. & J. F. Arthur, 1981. Phytoplankton settling rates — a major factor in determining estuarine dominance. Estuaries 4: 246 (abstract).
Boynton, W. R., W. M. Kemp & C. W. Keefe, 1982. A comparative analysis of nutrients and other factors influencing estuarine phytoplankton production. In V.S. Kennedy (ed.), Estuarine Comparisons. Academic Press, N.Y.: 69–90.
Cadée, G. C. & J. Hegeman, 1974. Primary production of phytoplankton in the Dutch Wadden Sea. Neth. J. Sea Res. 8: 240–259.
Cadee, G. C. & J. Hegeman, 1979. Phytoplankton primary production, chlorophyll and composition in an inlet of the western Wadden Sea (Marsdiep). Neth. J. Sea Res. 13: 224–241.
California Department of Water Resources, 1983. Water quality conditions during 1982 in the Sacramento-San Joaquin Delta. Calif. DWR, Sacramento, 42 pp.
Cloern, J. E., 1982. Does the benthos control phytoplankton biomass in South San Francisco Bay (USA)? Mar. Ecol. Progr. Ser. 9: 191–202.
Cloern, J. E., 1984. Temporal dynamics and ecological significance of salinity stratification in an estuary (South San Francisco Bay, USA). Oceanol. Acta 7: 137–141.
Cloern, J. E. & R. T. Cheng, 1981. Simulation model of Skeletonema costatum population dynamics in northern San Francisco Bay, California. Estuar. coast. shelf Sci. 12: 83–100.
Cloern, J. E., A. E. Alpine, B. E. Cole, R. L. J. Wong, J. F. Arthur & M. D. Ball, 1983. River discharge controls phytoplankton dynamics in the northern San Francisco Bay estuary. Estuar. coast. shelf Sci. 16: 415–429.
Cole, B. E. & J. E. Cloern, 1984. The significance of biomass and light availability to phytoplankton productivity in San Francisco Bay (USA). Mar. Ecol. Progr. Ser. 17: 15–24.
Colijn, F., 1982. Light absorption in the waters of the Ems-Dollard estuary and its consequences for the growth of phytoplankton and microphytobenthos. Neth. J. Sea Res. 15: 196–216.
Conomos, T. J. & D. H. Peterson, 1977. Suspended particule transport and circulation in San Francisco Bay: an overview. In M. Wiley (.ed.), Estuarine Processes, Vol. II. Academic Press, N. Y.: 82–97. Press, N.Y.: 82–97.
Conomos, T. J., R. E. Smith & J. W. Gartner, 1985. Environmental setting of San Francisco Bay. Hydrobiologia (this volume).
Deason, E. E. & T. J. Smayda, 1982. Ctenophore-zooplanktonphytoplankton interactions in Narragansett Bay, Rhode Island, USA, during 1972–1977. J. Plankton Res. 4: 203–236.
Dedini, L. A., L. E. Schemel & M. A. Tembruell, 1982. Salinity and temperature measurements in San Francisco Bay waters, 1980. U.S. Geol. Survey Open-File Rep. 82–125, 130 pp.
Dillon, P. J. & F. H. Rigler, 1974. The phosphorus-chlorophyll relationship in lakes. Limnol. Oceanogr. 19: 767–773.
Flemer, D. A., 1970. Primary production in the Chesapeake Bay. Ches. Sci. 11: 117–129.
Furnas, M. J., G. L. Hitchcock & T. J. Smayda, 1976. Nutrientphytoplankton relationships in Narragansett Bay during the 1974 summer bloom. In M. Wiley (ed.), Estuarine Processes, Vol. I, Academic Press, N.Y.: 118–133.
Gilmartin, M., 1964. The primary production of a British Columbia fjord. J. Fish. Res. Bd. Can. 21: 505–538.
Goldman, C. R. & A. J. Horne, 1983. Limnology. McGraw-Hill, N.Y., 464 pp.
Gowen, R. J., P. Tett & K. J. Jones, 1983. The hydrography and phytoplankton ecology of Loch Ardbhair: a small sea-loch on the west coast of Scotland. J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 71: 1–16.
Haas, L. W., S. J. Hastings & K. L. Webb, 1981. Phytoplankton response to a stratification-mixing cycle in the York River estuary during late summer. In B. J. Neilson & L. E. Cronin (eds.), Estuaries and Nutrients. Humana Press, Clifton, N.J.: 619–636.
Hitchcock, G. L. & T. J. Smayda, 1977. The importance of light in the initiation of the 1972–1973 winter-spring diatom bloom in Narragansett Bay. Limnol. Oceanogr. 22: 126–131.
Hobbie, J. E., B. J. Copeland & W. G. Harrison, 1975. Sources and fates of nutrients of the Pamlico River estuary, North Carolina. In L. E. Cronin (ed.), Estuarine Research, Vol. I. Academic Press, N.Y.: 287–302.
Incze, C. M. & C. M. Yentsch, 1981. Stable density fronts and dinoflagellate patches in a tidal estuary. Estuar. coast. shelf sci. 13: 547–556.
Joint, I. R. & A. J. Pomroy, 1981. Primary production in a turbid estuary. Estuar. coast. shelf Sci. 13: 303–316.
Krone, R. B., 1979. Sedimentation in the San Francisco Bay system. In T. J. Conomos (ed.), San Francisco Bay: The Urbanized Estuary, Pacific Division Am. Assoc. Adv. Sci., San Francisco: 85–96.
Kuenzler, E. J., D. W. Stanley & J. P. Koenings, 1979. Nutrient kinetics of phytoplankton in the Pamlico River, North Carolina. Univ. North Carolina Water Resources Res. Inst. Rep. No. 139, 163 pp.
Lively, J. S., Z. Kaufman & E. J. Carpenter, 1983. Phytoplankton ecology of a Barrier Island estuary: Great South Bay, N.Y. Estuar. coast. shelf Sci. 16: 51–68.
Lorenzen, C. J., 1967. Determination of chlorophyll and phaeopigments: spectrophotometric equations. Limnol. Oceanogr. 12: 343–346.
McComb, A. J., R. P. Atkins, P. B. Birch, D. M. Gordon & R. J. Lukatelich, 1981. Eutrophication in the Peel-Harvey estuarine system, Western Australia. In B. J. Neilson & L. E. Cronin (eds.), Estuaries and Nutrients. Humana Press, Clifton, N.J.: 323–343.
Malone, T. C., 1977a. Environmental regulation of phytoplankton productivity in the lower Hudson estuary. Estuar. coast. mar. Sci. 5: 157–171.
Malone, T. C., 1977b. Light-saturated photosynthesis by phytoplankton size fractions in the New York Bight, USA. Mar. Biol. 42: 281–292.
Malone, T. C. & M. B. Chervin, 1979. The production and fate of phytoplankton size fractions in the plume of the Hudson River, New York Bight. Limnol. Oceanogr. 24: 683–696.
Malone, T. C., P. J. Neale & D. Boardman, 1980. Influences of estuarine circulation on the distribution and biomass of phytoplankton size fractions. In V. S. Kennedy (ed.), Estuarine Perspectives. Academic Press, N.Y.: 249–262.
Mann, K. H., 1982. Ecology of coastal waters. A systems approach. Univ. California Press, Berkeley, 322 pp.
Marshall, N. & B. M. Wheeler, 1965. Role of the coastal and upper estuarine waters contributing phytoplankton to the shoals of the Niantic estuary. Ecology 46: 665–673.
Naiman, R. J. & J. R. Sibert, 1979. Detritus and juvenile salmon production in the Nanaimo estuary: III. Importance of detrital carbon to the estuarine ecosystem. J. Fish. Res. Bd. Can. 36: 504–520.
Nichols, F. H., 1985. Increased benthic grazing: an alternative explanation for low phytoplankton biomass in northern San Francisco Bay during the 1976–1977 drought. Estuar. coast. shelf Sci. (in press).
Nichols, F. H. & J. K. Thompson, 1985. Time scales of change in the San Francisco Bay benthos. Hydrobiologia (this volume).
NOAA, 1979. Tidal current tables 1980. Pacific coast of North America and Asia. NOAA, U.S. Dept. Commerce, Washington, D.C., 260 pp.
Officer, C. B., T. J. Smayda & R. Mann, 1982. Benthic filter feeding: a natural eutrophication control. Mar. Ecol. Progr. Ser. 9: 203–210.
Parsons, T. R. & R. J. LeBrasseur, 1970. The availability of food to different trophic levels in the marine food chain. In J. H. Steele (ed.), Marine Food Chains. Oliver and Boyd, Edinburgh: 325–343.
Pennock, J. R., 1985. Chlorophyll distributions in the Delaware estuary. Regulation by light-limitation. Estuar. coast. shelf Sci. (in press).
Peterson, D. H., T. J. Conomos, W. W. Broenkow & P. C. Doherty, 1975a. Location of the non-tidal current null zone in northern San Francisco Bay. Estuar. coast. mar. Sci. 3: 1–11.
Peterson, D. H., T. J. Conomos, W. W. Broenkow & E. P. Doherty, 1975b. Processes controlling the dissolved silica distribution in San Francisco Bay. In L. E. Cronin (ed.), Estuarine Research, Vol. I. Academic Press, N.Y.: 153–187.
Peterson, D. H. & J. P. Festa, 1984. Numerical simulation of phytoplankton productivity in partially mixed estuaries. Estuar. coast. shelf Sci. 19: 563–589.
Peterson, D. H., R. E. Smith, S. W. Hager, D. D. Harmon, R. Herndon & L. E. Schemel, 1985a. Interannual variability in dissolved inorganic nutrients in northern San Francisco Bay. Hydrobiologia (this volume).
Peterson, D. H., L. E. Schemel, A. E. Alpine, B. E. Cole, S. W. Hager, D. D. Harmon, A. Hutchinson, R. E. Smith & S. M. Wienke, 1985b. Phytoplankton photosynthesis, nitrogen assimilation and light intensity in a partially mixed estuary. Estuar. coast. shelf Sci. (in press).
Platt, T. & A. D. Jassby, 1976. The relationship between photosynthesis and light to natural assemblages of coastal marine phytoplankton. J. Phycol. 12: 421–430.
Postma, H. & J. W. Rommets, 1970. Primary production in the Wadden Sea. Neth. J. Sea Res. 4: 470–493.
Pratt, D. M., 1965. The winter-spring diatom flowering in Narragansett Bay. Limnol. Oceanogr. 10: 173–184.
Seliger, H. H. & M. E. Loftus, 1974. Growth and dissipation of phytoplankton in Chesapeake Bay. II. A statistical analysis of phytoplankton standing crops in the Rhode and West Rivers and an adjacent section of the Chesapeake Bay. Ches. Sci. 15: 185–204.
Seliger, H. H., K. R. McKinley, W. H. Biggley, R. B. Rivkin & K. R. H. Aspden, 1981. Phytoplankton patchiness and frontal regions. Mar. Biol. 61: 119–131.
Sinclair, M., 1978. Summer phytoplankton variability in the lower St. Lawrence estuary. J. Fish. Res. Bd. Can. 35: 1171–1185.
Sinclair, M., D. V. Subba Rao & R. Couture, 1981. Phytoplankton temporal distributions in estuaries. Oceanol. Acta 4: 239–246.
Sirois, D. L. & S. W. Fredrick, 1978. Phytoplankton and primary production in the lower Hudson River estuary. Estuar. coast. mar. Sci. 7: 413–423.
Sklar, F. H. & R. E. Turner, 1981. Characteristics of phytoplankton production off Barataria Bay in an area influenced by the Mississippi River. Contribution in Mar. Sci. 24: 93–106.
Small, L. F. & B. E. Frey, 1984. Water column primary production in the Columbia River estuary. Final Report, Columbia River Estuary Data Development Program, Astoria, Oregon, 133 pp.
Smith, R. E. & R. Herndon, 1985. Physical and chemical properties of San Francisco Bay waters, 1980. U.S. Geol. Survey Open-File Rep. (in press.)
Smith, V. H., 1983. Low nitrogen to phosophorus ratios favor dominance by blue-green algae in lake phytoplankton. Science 221: 669–671.
Stockner, J. G., D. D. Cliff & K. R. S. Shortreed, 1970. Phytoplankton ecology of the Strait of Georgia, British Columbia. J. Fish. Res. Bd. Can. 36: 657–666.
Strathmann, R. R., 1967. Estimating the organic carbon content of phytoplankton from cell volume or plasma volume. Limnol. Oceanogr. 12: 411–418.
Stross, R. G. & J. R. Stottlemeyer, 1965. Primary production in the Patuxent River. Ches. Sci. 6: 125–140.
Taft, J. L., W. R. Taylor, E. O. Hartwig & R. Loftus, 1980. Seasonal oxygen depletion in Chesapeake Bay. Estuaries 3: 242–247.
Thayer, G. W., 1971. Phytoplankton production and the distribution of nutrients in a shallow unstratified estuarine system near Beaufort, N.C. Ches. Sci. 12: 240–253.
Thompson, J. K. & F. H. Nichols, 1981. Benthic macrofaunal biomass of San Francisco Bay, California: January/ February and August 1973. U.S. Geol. Survey Open-File Rep. 81-1331, 39 pp.
Thompson, J. K., F. H. Nichols & S. M. Wienke, 1981. Distribution of benthic chlorophyll in San Francisco Bay, California February 1980 – February 1981. U.S. Geol. Survey Open-File Rep. 81-1134, 36 pp.
Thompson, J. K. & R. A. Laws, 1982. Seasonal patterns in benthic microalgae biomass and species composition in San Francisco Bay. Proc. 10th Meeting of Pacific Estuarine Research Society, San Francisco, Calif. Addendum.
Tyler, M. A., 1984. Dye tracing of a subsurface chlorophyll maximum of a red-tide dinoflagellate to surface frontal regions. Mar. Biol. 78: 285–300.
Tyler, M. A. & H. H. Seliger, 1978. Annual subsurface transport of a red tide dinoflagellate to its bloom area: Water circulation patterns and organism distributions in the Chesapeake Bay. Limnol. Oceanogr. 23: 227–246.
Walne, P. R., 1972. The influence of current speed, body size and water temperature on the filtration rate of five species of bivalves. J. Mar. biol. Assoc. U.K. 52: 345–374.
Walters, R. A., R. T. Cheng & T. J. Conomos, 1985. Time scales of circulation and mixing processes of San Francisco Bay waters. Hydrobiologia (this volume).
Williams, R. B. & M. B. Murdoch, 1966. Phytoplankton production and chlorophyll concentration in the Beaufort Channel, North Carolina. Limnol. Oceanogr. 11: 73–82.
Winter, D. F., K. Banse & G. C. Anderson, 1975. The dynamics of phytoplankton blooms in Puget Sound, a fjord in the northwestern United States. Mar. Biol. 29: 139–176.
Wofsy, S. C., 1983. A simple model to predict extinction coefficients and phytoplankton biomass in eutrophic waters. Limnol. Oceanogr. 28: 1144–1155.
Wong, R. L. J. & J. E. Cloern, 1982. Plankton studies in San Francisco Bay. IV. Phytoplankton abundance and species composition, January 1980 – February 1981. U.S. Geol. Survey Open-File Rep. 82-443, 152 pp.