中國近海葉綠素a的強度的變化趨勢及其影響因素

邵光宇

摘要：葉綠素是植物光合作用的主要色素。葉綠素是一種鎂卟啉化合物，葉綠素分為葉綠素a，葉綠素b，葉綠素c，葉綠素d，葉綠素f等。葉綠素a的分子結構通過四個吡咯環通過四個甲基（=CH-）連接形成稱為卟啉的環狀結構（環上具有側鏈）。目前來說海洋葉綠素濃度已經成為測量海洋浮游植物生物量和海洋環境富營養化的最基本指標之一。對海洋中的生態系統初級生產力的研究也起到了至關重要的作用。海洋遙感是一種把海洋和沿海地區作為監測和研究對象的遙感，這其中包括了物理海洋遙感，生物海洋學遙感和化學海洋遙感。海洋遙感通常是使用傳感器來對海洋進行保持遠距離的非接觸式觀測，從而可以獲得所需要的海洋學和海洋學元素的圖像或者是數據。原理是海洋不斷向周圍環境輻射電磁能。海洋的圖像或數據可以通過使用專門設計的傳感器接收，記錄，傳輸，處理和處理能量來獲得。在經過將近30年的發展后，海洋遙感數據現已在應用海洋漁業方面普及。通過分析不同的電磁波能量所攜帶的信息，人們可以直接或間接地反演某些海洋物理量，例如海水溫度。葉綠素濃度，海面高度等，利用這些反演的海洋環境要素來評估海洋漁業資源、預測海洋漁場的變動，是為了實現海洋資源的合理開發，利用，管理和保護。

關鍵詞：葉綠素a;遙感;海洋漁業遙感

海洋植物（岸上的高等植物除外）不能依靠根來吸收土壤中的養分，如陸地植物。其最主要的生產者是單細胞浮游植物，他們可以直接吸收溶解在海水中的各種營養素。并且由于海水的強溶解性，浮游植物光合作用所必需的無機鹽，例如氮和磷將以適于浮游植物吸收的形式存在于海水中。以便于浮游植物的直接吸收。同時，海水是半透明的液體，這意味著光照可以穿透到一定的深度，進而為浮游植物所進行的光合作用提供必要的照明條件。此外，海水中二氧化碳和碳酸氫鹽的含量非常豐富。有了這些條件的保障下，生活在海洋表面和海洋中的大量浮游植物就可以通過光合作用產生許多有機物質，例如碳水化合物等有機物。這些光合作用產品是所有海洋動物的直接或間接食物來源，是維持海洋生態系統正常運作的基礎。目前來說對于葉綠素a的濃度是作為監測海洋海水水質，海洋受到的有機污染程度和漁業檢測等等的重要參數之一。海域的基本生態信息可以通過海域葉綠素a的時空變化來充分反映，因為葉綠素a的濃度與光照，溫度，鹽度和風流等各類因素有著非常密切的聯系。因此，有關此類的研究對海域的各種相關科學研究都具有非常重要的意義，而單獨進行船舶航行測量的調查顯然無法滿足這一要求。因此另一種更為行之有效的方法就是利用遙感數據來進行分析研究葉綠素a濃度來評估海洋環境污染程度，針對海洋污染特別是對赤潮的預測和檢測。通過海洋遙感技術研究海洋初級生產力是對于了解海洋中碳的生物化學循環和海域的環境質量有很大幫助的，從海洋研究出發進而了解全球的碳循環和全球氣候變化，這對海洋生態學來說有著非同一般的意義并且該項研究對全球碳的循環研究也頗具有重要的意義。

目前水彩遙感掃描方法是研究海洋初級生產力的許多方法中的一種。原理是因為海水的顏色可以通過衛星攜帶的海水彩色遙感裝置（CZCS）來記錄，通過對數據的分析和比對就可以反映出所求海域的葉綠素和不同藻類的濃度，并且還可以得到一定顏色的溶解有機物（CDOM）在海洋中的濃度，還可以探測水中懸浮顆粒物的含量。

2003年到2015年間12月份舟山外海東海某海域葉綠素a濃度變區域最小值（Min）為-0.1388，結果表明，部分地區葉綠素a濃度呈下降趨勢。平均值為0.0178，表明該區域葉綠素a的總濃度在增加。在國家海洋局的對外發布中，“2015年中國海洋環境狀況公報”（以下簡稱“公報”），2014年，中國海洋生態環境基本保持在穩定狀態，當地沿海水污染情況仍然嚴重。根據“公報”，中國的海洋生態環境狀況在2015年得到基本穩定。海水和沉積物的質量總體呈現良好趨勢，管轄海域的海水環境繼續保持良好水平。生物多樣性狀況保持穩定態勢，海洋生物資源，自然遺跡和國家海洋自然（特殊）保護區生物多樣性等受保護物體得到有效保護。海洋功能區環境符合使用要求，部分地區環境質量保持穩定良好態勢。赤潮災害的發生有所減少，共發現赤潮35次，赤潮累計總面積達2809平方公里，同比去年減少約21倍，約減少4481平方公里。

“公報”顯示，中國沿海水域的環境問題依然突出。在一些沿海水域，污染仍然很嚴重。這其中的典型海洋生態系統的環境狀況令人堪憂。陸地對海洋的污染仍然很高，陸地污水排入海洋的排放率仍然很低。據研究表明88%污水出口附近的海域的水質對于海洋功能區的環境質量的要求根本不能滿足。目前我國海洋環境災害的問題仍然突出。

1992-2013年海水面積低于一流水質標準，一般呈小幅增長的線性趨勢，此外，每年非潔凈海域的總面積仍然很大，平均面積為158400平方公里。這基本上反映了我國目前海水水質環境質量仍然較差的客觀事實。在氣候變化的大背景下，我國東海葉綠素a的濃度增加，而我國南海葉綠素a的濃度則略有下降。這都是因為我國南海海水溫度不斷升高，從而導致海水的分層增強，對營養鹽的通過形成障礙，使葉綠素a的濃度降低，導致浮游植物群落發生相應變化。

總之，氣候變化對中國近海海域浮游植物的結構和功能有重要影響，但由于缺乏對中國海洋生態和長期研究數據的長期監測，在全球溫度升高氣候變暖的背景下，中國近海海洋浮游植物所受到影響的范圍，還需要更多的調查和觀察。所以我們需要進行更多有關于浮游植物生態學綜合植物生理學和污染生態學等物候學的綜合性跨學科研究。共同探索和預測氣候變化所帶來的積極和消極影響，致力于為維護中國海洋生態系統的健康提供重要的科學依據。