细胞结构对浮游植物光学特性的影响.pdf

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1、热带海洋学报JOURNALOFTROPICALOCEANOGRAPHY2010年第29卷第2期：33—38细胞结构对浮游植物光学特性的影响http：／／jto．scsio．ac．on；http：／／www．jto．ac．cn周雯1，曹文熙1，李彩1，王桂芬1，孙兆华1，赵俊1，2(1．中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境动力学重点实验室，广东广州510301；2．中国科学院研究生院，北京100039)摘要：藻细胞抽象为细胞质和叶绿体构成的两层球体结构，结合Aden．Kerker散射理论，分析了藻细胞各物理属性对其光学特性

2、的影响，同时也与均匀球体藻细胞的光学特性进行了对比分析。分析结果表明，与均匀球体结构相比，叶绿体为外裹层的细胞结构将显著增强其后向散射效率及后向散射比率，而叶绿体为内核层的细胞结构因打包效应将削弱藻细胞的吸收效率；当叶绿体为外裹层时，细胞粒径大小、叶绿体相对体积、叶绿体复折射率的虚部都对藻细胞的吸收效率会产生显著影响；同时，细胞粒径大小和叶绿体复折射率实部是决定细胞后向散射效率和后向散射比率的两个重要指标。关键词：细胞结构；两层球体；Aden．Kerker理论：浮游植物；光学特性中图分类号：P733．3文献标识码：A文章

3、编号：1009．5470(2010)02．0033—06EffectsofalgalcellstructureontheopticalpropertiesofphytoplanktonZHOUWenl，CAOWen．xil，LICail，WANGGui．fenl，SUNZhao．hual，ZHAOJunl，2(1．LED，SouthChinaSeaInstituteofOceanology，ChineseAcademyofSciences，Guangzhou510301，China；2．GraduateUniv．ofCh

4、ineseAcademyofSciences，Beij'ing10039，China)Abstract：Thealgalcellswerefirstsimplifiedastwo-layerstructureconsistingofcytoplasmandchloroplast，andbasedonAden-Kerkertheory,theinfluenceofphysicalpropertiesofalgalcellsontheiropticalpropertieswasthendiscussed．There—suit

5、swerealsocomparedwiththeopticalpropertiesofhomogenoussphericalalgalcells．Theyshowedthat，comparedtoho·mogenoussphericalcellstructure，thecellstructureswithchloroplastasouterwouldenhancethebackscatteringefficiencyfactorandbackscatteringratio，whilethecellstructurewit

6、hchloroplastascorewouldreducetheabsorptionefficiencyduetopackageefficiency；Forthealgalcellswithchloroplastasouter,thevariationsofcellsize，relativechloroplastvolumeandtheimaginarypartofrefractiveindexofchloroplastwouldhaveimportantinfluenceonabsorptionefficiencyof

7、algae；bothcellsizeandtherealpartofrefractiveindexofchloroplastwerethetwokeyfactorsforbackscattefingefficiencyandbackscat-teringratioofalgae．Keywords：cellstructure；two··layersphere；Aden—Kerkertheory；phytoplankton；opticalproperty浮游植物光学特性是海洋光学和海洋水色遥感科学研究和应用的基础，其光学特性

8、的研究对水下光场分布、水色遥感算法、赤潮监测以及浮游植物种群结构监测等方面都有重要的理论及应用价值【l-41。细胞结构是影响浮游植物光学特性的重要因素之一【5l，更接近真实细胞结构的描述将增进对浮游植物光学特性的深入理解。散射理论是将浮游植物细胞结构和光学特性联系起来的重要桥梁。由于对藻细胞结构的了解非常有限，且均匀