中国近海叶绿素a的强度的变化趋势及其影响因素

邵光宇

摘要：叶绿素是植物光合作用的主要色素。叶绿素是一种镁卟啉化合物，叶绿素分为叶绿素a，叶绿素b，叶绿素c，叶绿素d，叶绿素f等。叶绿素a的分子结构通过四个吡咯环通过四个甲基（=CH-）连接形成称为卟啉的环状结构（环上具有侧链）。目前来说海洋叶绿素浓度已经成为测量海洋浮游植物生物量和海洋环境富营养化的最基本指标之一。对海洋中的生态系统初级生产力的研究也起到了至关重要的作用。海洋遥感是一种把海洋和沿海地区作为监测和研究对象的遥感，这其中包括了物理海洋遥感，生物海洋学遥感和化学海洋遥感。海洋遥感通常是使用传感器来对海洋进行保持远距离的非接触式观测，从而可以获得所需要的海洋学和海洋学元素的图像或者是数据。原理是海洋不断向周围环境辐射电磁能。海洋的图像或数据可以通过使用专门设计的传感器接收，记录，传输，处理和处理能量来获得。在经过将近30年的发展后，海洋遥感数据现已在应用海洋渔业方面普及。通过分析不同的电磁波能量所携带的信息，人们可以直接或间接地反演某些海洋物理量，例如海水温度。叶绿素浓度，海面高度等，利用这些反演的海洋环境要素来评估海洋渔业资源、预测海洋渔场的变动，是为了实现海洋资源的合理开发，利用，管理和保护。

关键词：叶绿素a;遥感;海洋渔业遥感

海洋植物（岸上的高等植物除外）不能依靠根来吸收土壤中的養分，如陆地植物。其最主要的生产者是单细胞浮游植物，他们可以直接吸收溶解在海水中的各种营养素。并且由于海水的强溶解性，浮游植物光合作用所必需的无机盐，例如氮和磷将以适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。同时，海水是半透明的液体，这意味着光照可以穿透到一定的深度，进而为浮游植物所进行的光合作用提供必要的照明条件。此外，海水中二氧化碳和碳酸氢盐的含量非常丰富。有了这些条件的保障下，生活在海洋表面和海洋中的大量浮游植物就可以通过光合作用产生许多有机物质，例如碳水化合物等有机物。这些光合作用产品是所有海洋动物的直接或间接食物来源，是维持海洋生态系统正常运作的基础。目前来说对于叶绿素a的浓度是作为监测海洋海水水质，海洋受到的有机污染程度和渔业检测等等的重要参数之一。海域的基本生态信息可以通过海域叶绿素a的时空变化来充分反映，因为叶绿素a的浓度与光照，温度，盐度和风流等各类因素有着非常密切的联系。因此，有关此类的研究对海域的各种相关科学研究都具有非常重要的意义，而单独进行船舶航行测量的调查显然无法满足这一要求。因此另一种更为行之有效的方法就是利用遥感数据来进行分析研究叶绿素a浓度来评估海洋环境污染程度，针对海洋污染特别是对赤潮的预测和检测。通过海洋遥感技术研究海洋初级生产力是对于了解海洋中碳的生物化学循环和海域的环境质量有很大帮助的，从海洋研究出发进而了解全球的碳循环和全球气候变化，这对海洋生态学来说有着非同一般的意义并且该项研究对全球碳的循环研究也颇具有重要的意义。

目前水彩遥感扫描方法是研究海洋初级生产力的许多方法中的一种。原理是因为海水的颜色可以通过卫星携带的海水彩色遥感装置（CZCS）来记录，通过对数据的分析和比对就可以反映出所求海域的叶绿素和不同藻类的浓度，并且还可以得到一定颜色的溶解有机物（CDOM）在海洋中的浓度，还可以探测水中悬浮颗粒物的含量。

2003年到2015年间12月份舟山外海东海某海域叶绿素a浓度变区域最小值（Min）为-0.1388，结果表明，部分地区叶绿素a浓度呈下降趋势。平均值为0.0178，表明该区域叶绿素a的总浓度在增加。在国家海洋局的对外发布中，“2015年中国海洋环境状况公报”（以下简称“公报”），2014年，中国海洋生态环境基本保持在稳定状态，当地沿海水污染情况仍然严重。根据“公报”，中国的海洋生态环境状况在2015年得到基本稳定。海水和沉积物的质量总体呈现良好趋势，管辖海域的海水环境继续保持良好水平。生物多样性状况保持稳定态势，海洋生物资源，自然遗迹和国家海洋自然（特殊）保护区生物多样性等受保护物体得到有效保护。海洋功能区环境符合使用要求，部分地区环境质量保持稳定良好态势。赤潮灾害的发生有所减少，共发现赤潮35次，赤潮累计总面积达2809平方公里，同比去年减少约21倍，约减少4481平方公里。

“公报”显示，中国沿海水域的环境问题依然突出。在一些沿海水域，污染仍然很严重。这其中的典型海洋生态系统的环境状况令人堪忧。陆地对海洋的污染仍然很高，陆地污水排入海洋的排放率仍然很低。据研究表明88%污水出口附近的海域的水质对于海洋功能区的环境质量的要求根本不能满足。目前我国海洋环境灾害的问题仍然突出。

1992-2013年海水面积低于一流水质标准，一般呈小幅增长的线性趋势，此外，每年非洁净海域的总面积仍然很大，平均面积为158400平方公里。这基本上反映了我国目前海水水质环境质量仍然较差的客观事实。在气候变化的大背景下，我国东海叶绿素a的浓度增加，而我国南海叶绿素a的浓度则略有下降。这都是因为我国南海海水温度不断升高，从而导致海水的分层增强，对营养盐的通过形成障碍，使叶绿素a的浓度降低，导致浮游植物群落发生相应变化。

总之，气候变化对中国近海海域浮游植物的结构和功能有重要影响，但由于缺乏对中国海洋生态和长期研究数据的长期监测，在全球温度升高气候变暖的背景下，中国近海海洋浮游植物所受到影响的范围，还需要更多的调查和观察。所以我们需要进行更多有关于浮游植物生态学综合植物生理学和污染生态学等物候学的综合性跨学科研究。共同探索和预测气候变化所带来的积极和消极影响，致力于为维护中国海洋生态系统的健康提供重要的科学依据。