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1. 国际大洋发现计划IODP367/368/368X航次推动南海国际化海洋科考成果 Open Access
孙珍, 林间, 汪品先, 翦知湣, 李春峰
2020, 39 (6): 18-29.   doi: 10.11978/YG2020002
摘要280)   HTML59)    PDF (23169KB)(84)   

在科技部的支持下, 中国在1998年加入国际大洋钻探计划(International Ocean Drilling Program, IODP), 迄今为止已组织了4+1个航次的大洋钻探。通过IODP-CPP (complimentary proposal project)项目, 我国科学家主导完成了349、367/368/368X多个钻探航次, 实现了对南海张裂—破裂—扩张发育历史的钻探和取样, 对南海生命史的研究起到了重要的约束作用。本文系统总结了367/368/368X航次在南海北部洋陆过渡带钻探取得的最新成果, 证实南海北部陆缘不同于伊比利亚型陆缘, 具有陆洋转换迅速的特点, 洋陆过渡带地壳内有一定程度的同张裂岩浆侵入和底侵。钻探航次在科学上取得了巨大的成功, 钻探结果提升了对陆洋转换过程和机制的认识。航次期间, 广泛而深入的国际交流与合作极大提升了中国科学家对钻探平台管理、国际大团队合作管理以及人才培养和科普互动等各方面的认识, 加快了中国海洋科考国际化的步伐。

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2. 联合星载光学和SAR影像的漳江口红树林与互花米草遥感监测 Open Access
董迪, 曾纪胜, 魏征, 严金辉
2020, 39 (2): 107-117.   doi: 10.11978/2019063
摘要254)   HTML19)    PDF (9373KB)(59)   

文章以福建省漳江口国家级红树林自然保护区为研究区, 提出了一种联合星载光学和合成孔径雷达(SAR)影像的红树林与互花米草分布的自动提取算法, 提取研究区内红树林和互花米草的空间分布。本研究选择2016年、2017年和2018年各一景低潮时的Sentinel-2 A光学影像数据, 获取植被和其他地物的光谱和纹理信息。算法首先基于归一化植被指数、增强型植被指数、地表水分指数以及数字高程模型的相关规则计算红树林和互花米草的潜在分布区; 通过随机森林分类算法区分红树林和互花米草, 2016年、2017年和2018年影像的分类总体精度和Kappa系数分别为98.53%和0.980、96.52%和0.952、98.71%和0.978, 分类效果良好; 使用当年所有Sentinel-1 A/B的SAR影像获得研究区的常年海水分布范围, 使用与海水交界的判据, 实现红树林、互花米草提取范围的优化。研究表明, 研究区2016年、2017年和2018年红树林总面积分别为56.85hm2、59.88hm2和58.61hm2, 互花米草总面积分别为109.23hm2、124.00hm2和142.39hm2, 与前人的研究成果在红树林和互花米草的空间分布和面积量级上有较好的一致性。

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3. 养殖密度对银鲳幼鱼生长、代谢酶活力及其相关基因表达的影响 Open Access
倪嘉豪, 朱晓静, 季益平, 周彬, 王亚军, 徐善良, 王丹丽
2020, 39 (2): 54-64.   doi: 10.11978/2019045
摘要189)   HTML24)    PDF (10025KB)(25)   

采用为期40d的饲养试验, 探讨养殖密度(30尾·m-3、60尾·m-3和90尾·m-3)对初始平均体质量为(3.88±0.72)g的银鲳幼鱼生长、肝脏和肾脏中谷草转氨酶(AST)、谷丙转氨酶(ALT)、乳酸脱氢酶(LDH)的酶活力以及相应基因mRNA表达的影响。结果显示: 1) 60尾·m-3组银鲳幼鱼的增重率和特定生长率分别为(235.19±10.23)%和(4.03±0.10)%, 显著高于30尾·m-3组(p<0.05), 而与90尾·m-3组无显著性差异(p>0.05); 2) 90尾·m-3组银鲳幼鱼的酶活力变化最显著, 30尾·m-3组的变化幅度最小, 60尾·m-3组介于两者之间; 3) 肝脏和肾脏中LDH、ALT、AST酶活力均呈先升高后降低的趋势, 其中肝脏中LDH、ALT、AST酶活力高峰分别出现在6h、10d和10d, 是初始值的2倍、4.3倍和2倍, 肾脏中3种酶活力峰值则分别出现在1d、3d和5d, 是初始值的2.1倍、2.2倍和3.1倍; 4) AST、ALT、LDH等3种酶基因mRNA表达量变化规律与各自酶活力变化规律一致。综上所述, 养殖密度60尾·m-3时可促进银鲳幼鱼生长, 90尾·m-3高密度养殖会导致银鲳幼鱼额外能量的需求增加, 糖异生相关基因mRNA表达量上调使肝脏、肾脏中AST、ALT、LDH酶活力显著升高, 最终出现生长变慢的情况。

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4. 西北太平洋夏季海洋热浪的变化特征及海气关系 Open Access
缪予晴, 徐海明, 刘佳伟
2021, 40 (1): 31-43.   doi: 10.11978/2020016
摘要419)   HTML55)    PDF (39556KB)(131)   

全球增暖背景下更加频繁和持续的海洋热浪事件已经对生态和人类社会经济造成了严重影响。但对于海洋热浪的海气相互关系和对区域气候制作用的研究还十分有限。本文基于1982—2017年美国国家海洋和大气管理局逐日最佳插值海表温度和美国国家环境预测中心再分析资料, 采用经验正交函数展开等统计方法, 系统地分析了西北太平洋夏季海洋热浪的时空分布特征及与之相联系的海气关系。结果表明, 西北太平洋夏季海洋热浪日数和次数EOF(Empirical orthogonal function)第一模态在除黑潮和黑潮延伸区外的区域呈线性增加趋势, 第二模态则呈南北反向分布, 并具有明显的年代际变化特征。海洋热浪的最大强度、持续时间、累积强度第一模态也呈线性上升趋势, 最大强度和累积强度在高纬地区上升最多, 持续时间在黑潮和黑潮延伸区变化最明显。从海气关系的角度来看, 中低纬地区出现海洋热浪事件时, 海气之间主要表现为海洋对大气潜热感热通量的增加, 从而对周边区域大气环流产生影响; 而高纬度地区出现海洋热浪事件时, 海气之间则主要表现为大气对海洋的影响, 以长波辐射和感热通量变化为主。

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5. 广东省南澳岛东部海域浮游动物群落结构及其影响因素 Open Access
任玉正, 柯志新, 谭烨辉, 李开枝
2020, 39 (2): 65-76.   doi: 10.11978/2019051
摘要271)   HTML35)    PDF (10162KB)(60)   

广东省南澳海域是粤东重要的海产养殖基地, 分析该海域浮游动物群落结构特征对评估其生态环境质量具有重要意义。文章根据2014年9月(秋季)、12月(冬季)、2015年4月(春季)和2016年7月(夏季)在南澳岛东部海域的浮游动物调查, 分析该海域浮游动物的群落结构特征, 探讨环境因素对其时空分布的影响。共鉴定浮游动物206种(包括浮游幼虫), 桡足类种数最多, 达94种; 远岸海域浮游动物的种数高于近岸海域。浮游动物丰度和生物量的季节变化明显, 夏、秋季高于冬、春季; 浮游动物丰度和生物量的分布趋势较一致, 夏季高值区主要出现在近岸, 秋季由近岸向远岸海域递增。浮游动物不同类群和优势种的丰度也存在季节变化, 桡足类是调查期间丰度较高的类群, 秋季水母类和海樽类丰度明显增加; 优势种后圆真浮萤(Euconchoecia maimai)和针刺真浮萤(Euconchoecia aculeata)在夏季丰度高, 小齿海樽(Doliolum denticulatum)在秋季占绝对优势。温度、盐度和浮游植物生物量是影响南澳岛东部海域浮游动物时空变化的主要环境因子, 说明该海域浮游动物群落特征受海流、水团和养殖活动的综合影响。

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6. 南海典型珊瑚礁生态系统健康评价方法研究 Open Access
吴莹莹, 雷新明, 黄晖, 张浴阳, 丁德文
2021, 40 (4): 84-97.   doi: 10.11978/2020070
摘要262)   HTML39)    PDF (1234KB)(276)   

本研究基于系统复杂性原理, 提出了南海典型珊瑚礁生态系统健康评价方法——组织力及系统功能评价法。该方法的评价框架包括珊瑚礁生态系统结构及功能、珊瑚礁生态系统与其他海洋生态系统间关系、与人类社会生态系统间关系、珊瑚礁生态系统发展制约因素等四大模块; 评价指标体系分为目标层、准则层、因素层、要素层等6个层级共计67个指标。同时, 本研究系统地提出了珊瑚礁生态系统健康评价的流程, 提高了珊瑚礁健康评价工作的规范性和时效性。应用组织力及系统功能评价法对2011—2018年西沙群岛珊瑚礁生态系统进行了健康评价, 结果显示自2011年起健康指数年均下降2.3%~2.4%, 除2012年、2015年健康指数稍有回升外, 其余年份均呈下降走势, 整体评价为亚健康状态。根据七连屿周边岛屿的实地考察和居民生活问卷调查结果, 2006—2008年的渔业发展、2012年的海星泛滥和2014—2015年的岛礁建设均对珊瑚礁生态系统造成了较大影响, 使10年内渔业产量下降了50%~80%。这与应用组织力及系统功能评价法的评价结果相吻合, 侧面验证了该评价方法的科学性和可行性。

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7. 海洋微生物来源天然产物研究现状与态势 Open Access
马丽丽, 田新朋, 李桂菊, 赵晏强, 殷建平
2021, 40 (5): 134-146.   doi: 10.11978/2020104
摘要595)   HTML137)    PDF (3887KB)(646)   

海洋微生物因长期适应特殊的生存环境而进化出特殊的代谢途径, 从而产生大量结构新颖、功能独特的生物活性物质, 使海洋微生物来源的天然产物成为海洋新药开发的研究热点。文章以文献计量学的方法和视角, 从海洋真菌和海洋细菌天然产物研究现状、海洋微生物天然产物的人工合成、海洋微生物天然产物的生物活性评估以及成药性评价等方面进行概述, 分析了当前海洋微生物天然产物状况和发展态势。

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8. 南海西部夏季上升流锋面的次中尺度特征分析 Open Access
黄小龙, 经志友, 郑瑞玺, 张旭
2020, 39 (3): 1-9.   doi: 10.11978/2019086
摘要462)   HTML163)    PDF (14092KB)(255)   

利用卫星遥感资料和区域海洋数值模式ROMS(regional ocean modeling system)高分辨率数值模拟结果, 对南海西部夏季上升流锋面的次中尺度特征及其非地转过程进行了探讨。高分辨率卫星遥感观测和数值模拟结果显示, 南海西部夏季锋面海域存在活跃的次中尺度现象, 其水平尺度约为1~10km, 且具有O(1)罗斯贝数(Rossby number, Ro)的典型次中尺度动力学特征。进一步的诊断分析表明, 在夏季西南风的驱动下, 沿锋面射流方向的风应力(down-front wind stress)引起的跨锋面埃克曼输运有利于将海水由锋面冷水侧向暖水侧输运, 减小了锋面海域的垂向层结和Ertel位涡, 加剧了锋面的不稳定, 并形成跨锋面的垂向次级环流。高分辨率模拟结果显示, 锋面海域最大垂向流速可达100m?d -1, 显著增强了上层海洋的垂向物质交换。因此, 活跃在锋面海域的次中尺度过程可能是增强南海西部上升流海域垂向物质交换的重要贡献者。

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9. 基于高分辨ROMS模式的黑潮延伸体次中尺度涡各向异性分析 Open Access
周霄雯, 曹海锦, 经志友, 廖光洪
2020, 39 (3): 10-18.   doi: 10.11978/2019056
摘要428)   HTML46)    PDF (4267KB)(227)   

次中尺度过程的水平空间尺度约为0.1~10km, 时间尺度约为1天, 里查森数和罗斯贝数为0(1), 能有效地从中尺度环流中汲取能量向小尺度湍流串级, 并对上层海洋物质的垂向交换有着重要影响。本文基于水平分辨率为~500m的高分辨率ROMS(regional ocean modeling system)数值模拟结果, 采用方差椭圆方法, 评估了黑潮延伸体海域上层海洋次中尺度涡旋的各向异性特征, 并探讨了涡旋各向异性值的大小与次中尺度过程特征参数的相关性。研究结果表明, 黑潮延伸体主轴强流区域的次中尺度涡旋各向异性值明显小于两侧海域, 主轴区域的次中尺度涡旋特征明显强于流轴两侧海域, 各向异性值与次中尺度过程的强弱有着较为显著的负相关关系, 表明次中尺度过程具有较小的各向异性特征(更趋各向同性)。方差椭圆表征了涡与平均流相互作用过程中的能量反馈机制, 较大的各向同性特征意味着动能更趋正向串级。

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10. 基于混合加密的浮标数据安全管理系统研究 Open Access
张新文, 刘愉强, 刘同木, 林冠英, 黄桦
2020, 39 (5): 117-123.   doi: 10.11978/2019127
摘要206)   HTML21)    PDF (577KB)(89)   

针对海洋资料浮标观测数据在公益应用如预报减灾、科学研究等过程中存在易被黑客攻击破坏、非法访问、重要数据泄露等数据安全性问题, 文章提出并实现了基于混合加密的浮标数据安全管理系统。系统采用混合加密方案对浮标观测数据进行加密存储,并设计密钥安全管理策略提高加密算法的安全性。在业务数据分发过程中通过密文传输和终端解密来保证数据分发的机密性。安全性分析结果表明, 系统在满足业务应用的同时, 能够确保原始数据在存储、应用分发过程中的数据安全。

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11. 北部湾棕囊藻藻华原因种分析 Open Access
徐轶肖, 何喜林, 张腾, 蓝文陆
2020, 39 (6): 122-130.   doi: 10.11978/2020030
摘要282)   HTML16)    PDF (9405KB)(41)   

近年来, 棕囊藻已成为我国北部湾海域藻华发生的主要原因种, 严重影响北部湾海洋生态环境、水产增养殖业和防城港核电安全, 急切需要对棕囊藻藻华原因种作进一步分析确认。2017年2月和3月在钦州湾和涠洲岛藻华发生海域分离得到9株棕囊藻, 采用光学显微镜进行形态学初步鉴定, 并通过核糖体小亚基序列(SSU rDNA)进行系统进化分析。研究结果表明, 北部湾9株棕囊藻与球形棕囊藻形态特征基本符合, 系统发育树与不同海域来源的球形棕囊藻聚在同一大分支上, 与其他海域来源的球形棕囊藻遗传距离为0.0000~0.0071, 其中北部湾WZS3-1株与墨西哥湾株CCMP627、苏里南株CCMP628、厄瓜多尔株CCMP1528、南非株P162、中国海株RCC:K1398及汕头株Santou97的球形棕囊藻亲缘关系最近, 遗传距离为0.0000, 而北部湾WZS1、WZS2、WZS4、WZS5株与香港株SKLMP_T005和渤海株BOHAI1亲缘关系最近, 遗传距离为0.0000。球形棕囊藻的种内遗传距离(0.0000~0.0073)明显小于种间遗传距离(0.0084~0.0440), 因此可确定来自北部湾不同海域的9株棕囊藻均为球形棕囊藻。此外, 球形棕囊藻各藻株间的亲缘关系远近与其地理位置分布不能完全对应。本研究结果将为我国棕囊藻藻华藻种库构建、棕囊藻北部湾株生理生态研究和北部湾棕囊藻藻华发生机理研究等提供参考。

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12. 南海开放共享航次关键科学问题的思考——从多尺度海洋动力学角度出发 Open Access
杜岩, 陈举, 经志友, 王祥鹏, 陈更新, 徐驰, 储小青, 陈植武, 徐杰, 施震, 唐世林, 何云开, 梁韵, 施平
2020, 39 (6): 1-17.   doi: 10.11978/YG2020001
摘要548)   HTML139)    PDF (1085KB)(291)   

南海是西太平洋最大的边缘海, 通过一系列的海峡与西太平洋和印度洋相联通, 其不同时空尺度的海洋环流动力过程及其生态环境效应是南海区域海洋学研究的重要内容。自20世纪50年代末全国第一次海洋普查开始, 我国对海洋调查的支持力度不断加大, 以科学考察船为代表的海洋科学观测平台建设不断加强; 进入新千年以来, 国内海洋科考船依托的各主要研究所和院校本着开放的理念, 先后组织多单位联合进行海上观测。尤其是最近10年, 国家自然科学基金委员会支持实施了船时共享航次计划, 进一步促进了国内海洋界的交流和合作, 南海区域海洋学的相关研究取得了很多重要的成果。从多尺度环流动力学的角度出发, 本文简要回顾了南海海洋观测的发展历程, 并初步总结了近些年来南海关键科学问题的研究进展, 包括南海和西太平洋的水体交换过程、南海中小尺度过程、多尺度相互作用及其生态环境效应等; 并且在现有的研究基础上, 对未来南海的观测和科学问题提出若干思考与展望。

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13. 基于高分辨率遥感的珊瑚礁地貌单元体系构建和分类方法—以8波段Worldview-2影像为例 Open Access
董娟, 任广波, 胡亚斌, 逄今朝, 马毅
2020, 39 (4): 116-129.   doi: 10.11978/2019100
摘要220)   HTML28)    PDF (8303KB)(88)   

珊瑚礁生态系统是全球初级生产力最高的生态系统之一, 在维持海洋生物多样性、防浪固滩、资源供给等方面发挥着巨大作用。珊瑚礁遥感地貌分类体系是珊瑚礁保护、管理及可持续发展的必要基础, 但目前还未有结合珊瑚覆盖度进行分类的体系。本文基于WorldView-2高分辨率遥感影像, 以中国南海西沙群岛七连屿北部赵述岛和西沙洲所在礁盘作为研究区, 结合珊瑚覆盖度、区域地貌成分和水动力条件等指标, 建立了既适用于遥感监测又与珊瑚生存状况相关联的珊瑚礁地貌单元分类体系。同时, 利用面向对象的支持向量机(Support Vector Machine, SVM)和随机森林(Random Forest, RF)分类方法进行珊瑚礁地貌单元的信息提取, 并对分类结果进行精度评价。结果表明, SVM和RF两种分类方法均能较好地提取出珊瑚礁地貌单元, 分类精度分别为87.59%和79.81%。针对分类过程中出现的错分、漏分问题, 结合珊瑚礁成因和分布规律对分类结果进行修正, 修正后分类提取的精度达到91.3%, Kappa系数为0.9041, 表明本文构建的珊瑚礁地貌单元分类体系在一定程度上能满足当前珊瑚岛礁信息提取的需要。

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14. 珠江口羽流锋浮游植物群落对大气沉降的生态响应 Open Access
周卫文, 李芊, 葛在名, 刘子嘉, 帅义萍, 马梦真
2020, 39 (4): 50-60.   doi: 10.11978/2019101
摘要256)   HTML43)    PDF (2622KB)(149)   

受季风强迫, 珠江淡水羽在南海北部广泛形成羽流锋面, 而浮游植物群落通常在羽流锋面具有较高的生物量。南海北部毗邻珠江三角洲, 陆源输入的大气沉降对该海区生态系统影响显著。利用2019年3月珠江口西部的现场调查数据, 结合羽流锋面浮游植物群落分布的空间差异与大气沉降影响下的浮游植物群落生态学, 分析两者对南海北部陆架区浮游植物粒径群落以及微微型浮游植物的耦合影响。研究表明, 羽流锋面滨侧以小型(Micro)浮游植物群落为主, 锋面海侧以微微型(Pico)浮游植物群落为主, 而锋面区浮游植物群落粒径分布较为均匀, 且生物量高。锋面区域环境因子差异导致浮游植物群落分布呈现较大的空间差异。在锋面区域, 浮游植物群落生长总体受氮限制, 而聚球藻的生长则受磷限制。锋面区域浮游植物群落内部种群对营养盐的需求和响应有所差异。大气干、湿沉降的添加均能够促进不同粒径浮游植物群落的生长: 在锋面滨侧和锋面海侧, 小型浮游植物群落在添加气溶胶颗粒或雨水后比微型(Nano)和微微型浮游植物群落表现出更大的竞争优势, 生长率最高; 而锋面区域浮游植物群落表现出更强的适应性, 小型、微型、微微型浮游植物群落的生长速率均增加且无显著差异。大气沉降颗粒的添加显著促进了锋面系统微微型真核浮游植物与锋面滨侧聚球藻的生长, 在锋面区域以及锋面海侧则抑制了聚球藻和原绿球藻的生长。

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15. 南海西北部夏冬季浮游介形类的分布及其影响因素 Open Access
廖彤晨, 尹健强, 李开枝, 谭烨辉
2020, 39 (2): 77-87.   doi: 10.11978/2019050
摘要245)   HTML29)    PDF (8741KB)(49)   

海洋浮游介形类(Ostracods)是一类分布较广的小型甲壳动物, 在海洋碳循环中起重要作用。目前国内海洋浮游动物采样常使用505μm网目孔径的浮游生物网, 从而导致个体较小的介形类被忽略。文章根据2006年7—8月(夏季)和2006年12月—2007年1月(冬季)在南海西北部海域分别使用网目孔径为505μm和160μm浮游生物网采集的样品, 比较不同网目所获浮游介形类种类和丰度的差异, 分析介形类种类和丰度的分布特征, 探讨环境因素对其时空分布的影响。160μm网目采集的浮游介形类种类和丰度均高于505μm。基于160μm网目数据分析浮游介形类群落结构: 1) 鉴定浮游介形类32种, 其种数由近岸向外海递增, 等深线100m以浅海域的种数显著高于100m以深海域(p<0.01); 2) 夏季浮游介形类的丰度高于冬季, 夏季丰度高值区主要出现在雷州半岛东部和琼东近岸, 显著高于外海(p<0.05), 冬季介形类丰度分布较为均匀; 3) 优势种针刺真浮萤(Euconchoecia aculeata)是近岸高丰度的主要贡献种; 4) 介形类种数与温度和水深呈显著正相关, 丰度与叶绿素a浓度呈正相关, 而与温度和盐度呈负相关。夏季琼东沿岸上升流和粤西沿岸流有助于浮游介形类在雷州半岛和海南岛东部近岸海域形成较高的丰度, 最高达1252个·m-3。同时, 建议今后研究浮游介形类采用网目孔径小的浮游生物网进行采集以便全面评估其群落结构特征。

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16. 东海南部内陆架泥质区S05-2孔沉积物4870a BP以来的沉积学记录及其对物源与季风演化指示* Open Access
张杰, 李琦
2020, 39 (5): 84-97.   doi: 10.11978/2019112
摘要174)   HTML59)    PDF (3660KB)(87)   

以东海内陆架S05-2孔沉积物为研究对象, 进行了加速质谱仪(AMS)14C年龄测定、粒度测试、粘土矿物及地球化学元素含量分析。研究表明: 东海内陆架泥质区南部水动力环境强, 沉积物主要以粉砂为主; 4870a BP以来研究区的物源以台湾岛河流物质为主, 长江和黄河物质在不同阶段存在间歇物质作用。通过元素比值、敏感粒级、粘土矿物含量比等季风气候指标, 指示了研究区的季风气候自4870a BP以来存在稳定、增强、减弱、再次增强的4个季风气候强度变化期。

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17. 海南典型热带海草床4种代表性鱼类的生长特征及其对海草资源量变化的响应 Open Access
陈启明, 刘松林, 张弛, 崔黎军, 江志坚, 吴云超, 黄小平
2020, 39 (5): 62-70.   doi: 10.11978/2020007
摘要426)   HTML32)    PDF (553KB)(107)   

文章以海南岛新村湾、黎安港和潭门港海草床为研究区域, 选取褐篮子鱼(Siganus fuscessens)、点斑篮子鱼(Siganus guttatus)、四带牙鯻(Pelates quadrilineatus)和细鳞鯻(Terapon jarbua) 4种代表性鱼类为研究对象, 分析其体长与体质量的关系, 并探讨4种鱼类对海草资源量变化的响应。结果表明, 除栖息于潭门港海草床的4种鱼为负异速生长, 其他区域海草床的鱼类均为正异速或等速生长; 4种鱼的体质量生长速率(即异速生长因子b)和肥满度呈现黎安港>新村湾>潭门港的趋势, 并与3个海草床的海草覆盖率、密度和生物量的变化趋势一致; 推测海草资源量下降可能增加鱼类的被捕食压力和减少食物来源, 从而导致生活于海草床的代表性鱼类生长速率下降。

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18. 北太平洋大气沉降的时空特征及其对副极区海洋生态系统的影响 Open Access
陈焕焕, 王云涛, 齐义泉, 柴扉
2021, 40 (1): 21-30.   doi: 10.11978/2020009
摘要350)   HTML61)    PDF (12007KB)(61)   

北太平洋副极地海区作为全球海洋三个高营养盐低叶绿素(high nutrient and low chlorophyll, HNLC)海区之一, 其浮游植物生长受到微量元素铁的限制。对于开阔大洋, 大气沉降是海洋表层铁的一个重要来源, 铁元素沉降进入海洋后能够促进浮游植物生长, 进而引起海洋初级生产力和生物泵的响应。本文利用SPRINTARS(Spectral Radiation-Transport Model for Aerosol Species)模式的时长为20a的日均大气沉降数据, 对北太平洋海区大气沉降的时空特征进行了分析。结果表明, 进入北太平洋海区的大气沉降量为26.81Tg·a-1, 并且存在显著的季节变化: 春季最高, 冬季最低, 5月份进入海洋的沉降量达到峰值。大气沉降主要来源于陆地区域, 在风场的驱动下向海洋传输, 因此大气沉降量的空间分布呈现出西高东低的特征。本文以2010年8月中旬卫星观测到的一次强沙尘(即高大气沉降量)事件为例, 研究了大气沙尘的传播路径。进一步结合2001年4月9—12日及2008年4月20—22日的沙尘事件, 分析了西北太平洋K2站位(47°N, 160°E)附近海域海洋初级生产力对大气沉降——沙尘事件的响应。结果表明, 三次沙尘事件后, K2站位的颗粒有机碳通量、叶绿素浓度均有明显增加, 即沙尘事件对北太平洋副极区海洋初级生产力存在促进作用。

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19. 基于浮标观测的东海赤潮高发区秋、冬季漫射衰减系数的反演 Open Access
张雨, 王桂芬, 许占堂, 杨跃忠, 周雯, 郑文迪, 曾凯, 邓霖
2020, 39 (5): 71-83.   doi: 10.11978/2019084
摘要222)   HTML64)    PDF (2393KB)(87)   

浮标测量的光学数据时间序列长、分辨率高, 能可靠地测量快速变化的漫射衰减系数(Kd)。东海赤潮高发区水体中的浮游植物生物量及悬浮泥沙含量存在较大的变化, 光学性质复杂。文章利用2013年9月至2014年1月的海洋光学浮标数据, 获得了该海域水体的表观光学特性, 基于Kd(490)与遥感反射比[Rrs(λ)]的相关关系建立了Kd(490)的经验算法, 并与已有7种反演算法进行了比较。结果表明, 该海域的Kd(λ)及Rrs(λ)具有显著的Ⅱ类水体光谱特征, 其中, Kd(490)的范围为0.01~4.31m-1, 水体的浑浊程度变化大。Kd(490)与Rrs比值的相关性较好, 据此建立了以Rrs(650)/Rrs(510)、Rrs(555)/Rrs(510)作为自变量的Kd(490)双比值经验算法。将新建算法反演获得的Kd(490)与实测Kd(490)相比, 均方根误差、平均相对误差百分比和线性回归的决定系数分别为0.27m-1、27.08%和0.77, 优于其他7种算法。算法精度的提高源于新建算法选择的Rrs能充分反映水体信息, 并适应水体组分的变化, 可为东海赤潮高发区Kd(490)的反演提供较好的选择, 并为海洋光学浮标在水体环境监测中的应用提供示例。

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20. 基于水质浮标在线监测的米氏凯伦藻赤潮过程及环境因子变化特征分析 Open Access
赵聪蛟, 刘希真, 付声景, 姚炜民, 周燕, 马骏
2020, 39 (2): 88-97.   doi: 10.11978/2019027
摘要152)   HTML8)    PDF (9239KB)(32)   

相较于船舶走航监测, 海洋水质浮标在线监测的优势在于能够获取目标海域长期、连续监测数据, 能更好地反映环境状况的动态变化。为了厘清米氏凯伦藻赤潮的发生、发展动态, 本文以2017年6月南麂附近海域米氏凯伦藻赤潮为例, 分析海洋水质浮标获取的连续监测数据, 探讨米氏凯伦藻赤潮过程叶绿素a和水环境因子动态变化特征及其与气象要素的关系。赤潮期间, 水温为22.8~26.0℃、盐度为28.8‰~31.8‰、气温为20.4~27.3℃, 该温盐范围均适宜米氏凯伦藻的细胞生长; 较高的光照强度能够支持较高的藻类细胞密度。Pearson相关性分析显示, 米氏凯伦藻细胞密度与叶绿素a浓度呈显著正相关; 溶解氧(DO)及其饱和度(DO%)、pH、水温、气温等环境因子与叶绿素a浓度呈极显著正相关, 盐度与叶绿素a浓度呈极显著负相关。向岸风生海流有利于藻种向近岸较高营养区域汇集, 为赤潮的爆发创造有利条件。赤潮过程中, 叶绿素a浓度、溶解氧饱和度、pH发生了协同变化, 据此特征可以开展赤潮短期预警。

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21. 珠江磨刀门河口潮汐动力变化对人类活动的响应 Open Access
蒋陈娟, 周佳楠, 杨清书
2020, 39 (6): 66-76.   doi: 10.11978/2019137
摘要275)   HTML44)    PDF (9065KB)(39)   

磨刀门河口是珠江流域西江的主干入海口, 20世纪80年代以来受到网河区无序采砂和磨刀门整治工程的双重影响, 潮汐动力必然发生相应的调整。本文基于多年的水文资料, 结合统计分析、调和分析和数值模拟的方法, 对近五十年以来磨刀门河口的潮汐动力变化过程及其对人类活动的响应进行研究。结果表明, 20世纪80年代以前, 磨刀门河口总体上呈现出高、低潮位缓慢上升、潮差逐渐减小的趋势, 潮汐动力变化呈现出径流优势型入海口门水道向海延展的自然演变趋势; 20世纪80年代以来, 网河区无序采砂使水位下降、诱使潮汐动力增强, 磨刀门整治工程使水位上升、潮汐动力减弱, 由于河口不同段受到人类活动以及外海潮汐多年变化和海平面上升的干扰程度不同, 其潮汐动力变化呈现出不同特征。近口段受网河区无序采砂影响较大, 水位下降, 潮汐动力增强; 河口段受两种人类活动的双重影响, 水位上升, 在整治工程期间(1983—1993)潮汐动力减弱, 在整治工程后(1993—2003)受网河区无序采砂的影响潮汐动力增强; 口外海滨段受外海潮汐多年变化和全球海平面上升以及整治工程的共同作用, 水位上升, 潮汐动力减弱

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22. 南海东北部陆缘浊流活动的地貌记录及其形成机制分析 Open Access
李爽, 李伟, 詹文欢
2021, 40 (1): 111-121.   doi: 10.11978/2020022
摘要281)   HTML44)    PDF (19227KB)(94)   

超临界浊流影响下的周期阶坎广泛分布在南海东北部台西南盆地的西澎湖峡谷中。由于频繁的构造活动, 常年的台风影响, 以及来自中国台湾河流的大量沉积物供给, 导致这个区域的浊流活动经常发生。本文利用高分辨率的地貌资料, 对西澎湖峡谷发育的23个净侵蚀周期阶坎和10个净沉积周期阶坎进行了形态的定量分析, 并且统计了流经这些周期阶坎的浊流流速。结果显示, 浊流在流经净侵蚀周期阶坎过程中的速度有明显突变, 而在净侵蚀到净沉积周期阶坎的过程中速度也发生了明显的降低, 前者由峡谷中的坡折带导致, 后者则是由限制性环境到非限制性环境的转变造成的。此外, 净沉积周期阶坎主要分布于靠近峡谷口外的西南侧, 这是由于科氏力对浊流影响的结果。研究此区域周期阶坎的形态特征和形成机制能够帮助我们更好地理解海底地形地貌与浊流的相互关系, 对于理解峡谷中的地貌演化具有重要意义。

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23. 涠洲岛珊瑚礁近千年的发育过程及其对气候变化的响应* Open Access
张婷, 胡敏航, 张文静, 陈天然, 刘猛
2020, 39 (4): 70-79.   doi: 10.11978/2019102
摘要335)   HTML51)    PDF (1506KB)(160)   

高纬度珊瑚栖息地能否成为气候变暖背景下热带珊瑚物种的“避难所”仍不明确, 南海北部的相关研究更是稀少。本文以取自涠洲岛的2根珊瑚礁沉积岩心为研究对象, 通过U-Th定年、沉积组分分析以及珊瑚种属鉴定等方法, 探讨近千年以来珊瑚礁的发育过程及其对气候变化的响应。研究结果发现, Core1(石螺口)岩心沉积的3个快速堆积阶段分别与罗马暖期、中世纪暖期和现代暖期大致对应; 而2个缓慢堆积阶段则分别与黑暗时代冷期和小冰期大致对应, 证实了温暖的气候对珊瑚礁发育有促进作用, 而寒冷的气候则不利于珊瑚礁的发育; 此外, 现代强烈的人为干扰可能也导致了涠洲岛珊瑚礁的迅速退化。Core2(南湾)中陆源沉积含量高, 珊瑚年龄主要集中在800AD—950AD和现代这两个时间段内, 其原因可能与环境变化、风暴作用及湾内现代珊瑚分布特征有关。通过对比这两个站位的珊瑚礁沉积特征, 本文进一步提出“完全避难所”和“非完全避难所”的概念, 揭示涠洲岛珊瑚可能同时具有低纬度热带珊瑚礁和高纬度珊瑚群落这两种发育特征和趋势。

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24. 近40年来对南海化学海洋学研究的新认知 Open Access
宋金明, 王启栋
2021, 40 (3): 15-24.   doi: 10.11978/YG2020010
摘要243)   HTML61)    PDF (550KB)(172)   

作为西太平洋最大的边缘海, 南海在全球海洋和海洋学研究中占有重要地位。近40年来, 南海的化学海洋学研究取得了大量系统的新发现、新认识, 提出了不少新的理论观点, 对全球海洋学的发展进步做出了重要贡献。研究发现了南海次表层存在以海水亚硝酸盐为代表的生态环境参数极值现象, 不同参数水层深度范围不同, 由此形成的跃层生态系统有着与其他生态系统显著不同的特点。从系统研究获知, 南海碳循环过程十分复杂, 生物作用下的生物泵过程以及碳源汇区域和季节变化巨大, 南海碳源汇在不同的区域不同的时间的性质和强度迥异, 全年尺度上总体表现为大气二氧化碳的弱源。南海北部的珠江口邻近海域和深海盆的生态环境特征与化学物质循环和陆架边缘海、珊瑚礁等密切相关, 但又与陆架边缘海、珊瑚礁等显著不同, 表现为珠江口底层存在缺氧现象, 珠江口海域是一个以缺氧为特征的生态脆弱区。在系统认识南沙珊瑚礁生态系统物质循环快速、生物过程控制着化学物质的垂直转移的基础上, 提出了维持珊瑚礁生态系统高生产力的新机制——“拟流网理论”。对南海沉积物化学的系统研究认识到, 沉积物-水体化学物质循环有密切的耦合关系, 南海珊瑚礁或沉积岩心化学物质分布变化可反演其历史变化, 如南海冰期表层海水古生产力为间冰期的1.6倍; 晚中新世南海南部发生了一次“生物勃发事件”, 其生产力主要受季风和陆源营养物质输入量影响; 东北季风与西南季风在不同区域其影响程度不同等。40年来南海化学海洋学研究的这些新发现和新认识对系统揭示南海的海洋学过程奠定了强有力的基础, 未来南海化学海洋学研究也必将为南海资源环境的可持续利用提供科学支撑。

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25. Epsilon-变形菌趋化信号通路中偶联蛋白CheV与趋化受体蛋白的CZB结构域的功能研究 Open Access
刘煜耿, 毛颖津, 章灿川, 高贝乐
2021, 40 (2): 27-38.   doi: 10.11978/2020055
摘要238)   HTML53)    PDF (1984KB)(126)   

细菌通过趋化系统感知和响应外界环境变化并进行趋利避害, 因此很多细菌进化出了非常复杂多样的趋化系统以适应不同的生态位。Epsilon-变形菌广泛存在于自然界中, 能适应不同的生态环境, 特别是深海Epsilon-变形菌能适应深海热液口和冷泉等极端环境, 其趋化系统可能有其独特之处。通过BlastP和MIST数据库分析, 我们发现大部分深海Epsilon-变形菌拥有F3类型趋化系统且具有单拷贝的双功能域融合蛋白CheV。此外, 一种特殊结构域CZB (C-terminal Zinc-Binding) 存在于深海Epsilon-变形菌的趋化受体蛋白中, 而且在部分深海Epsilon-变形菌的趋化受体中还发现并鉴定了一种新的结构域CZB-like结构域。文章以Epsilon-变形菌的模式菌株空肠弯曲杆菌(Campylobacter jejuni 81-176)为研究对象, 用细菌双杂交试验证实了CheV能与所有含MA结构域的趋化受体相互作用。用电感耦合等离子体质谱(ICP-Mass)技术证实了CZB-like结构域不能结合Zn离子, 但细菌双杂交试验证实它能介导趋化受体Tlp9与CheV的互作。

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26. 海洋亚硝酸盐氧化细菌的多样性分布及其生态功能研究进展 Open Access
洪义国, 焦黎静, 吴佳鹏, 龙爱民, 王伟
2021, 40 (2): 139-146.   doi: 10.11978/2020043
摘要315)   HTML18)    PDF (1111KB)(146)   

微生物介导的硝化过程是全球氮循环的一个重要环节, 其中催化亚硝酸盐氧化过程的功能菌亚硝酸盐氧化菌(NOB)受到越来越广泛的关注。目前已鉴定的NOB涵盖4个菌门, 分属7个菌属。其中, 亚硝化螺旋菌属(Nitrospira)由于多样性高、分布广泛成为近年来的研究热点。文章综述了NOB多样性组成、系统进化关系、生态分布特征以及亚硝酸盐氧化和自养固碳的过程机制, 阐述了其在海洋碳氮生物地球化学循环中的功能, 并展望了本领域的研究热点。

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27. 基于卫星遥感海温数据的南海SST预报误差订正 Open Access
张培军, 周水华, 梁昌霞
2020, 39 (6): 57-65.   doi: 10.11978/2019128
摘要275)   HTML32)    PDF (6801KB)(87)   

尝试利用卫星遥感高分辨率海表温度资料GHRSST (Group for High Resolution Sea Surface Temperature) 与海表温度(sea surface temperature, SST)数值预报产品之间的误差, 建立一种南海SST模式预报订正方法。首先, 利用南海的Argo浮标上层海温数据对GHRSST 海温数据进行验证, 结果表明两者之间均方根误差约为0.3℃, 相关系数为0.98, GHRSST 海温数据可用于南海业务化数值预报SST的订正。预报订正后的SST与Argo浮标海温数据相比, 24h、48h和72h的均方根误差均由0.8℃左右下降到0.5℃以内。与GHRSST 海温数据相比, 南海北部海域(110°E—121°E, 13°N—23°N)订正后的24h、48h和72h的SST预报空间误差均显著减小, 在冷空气影响南海期间或中尺度涡存在的过程中, SST预报订正效果也较为显著。因此, 该方法可考虑在南海业务化SST数值预报系统中应用。

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28. 基于线粒体控制区序列的花斑蛇鲻遗传多态性分析 Open Access
李敏, 孔啸兰, 许友伟, 陈作志
2020, 39 (4): 42-49.   doi: 10.11978/2019115
摘要271)   HTML40)    PDF (637KB)(256)   

花斑蛇鲻(Saurida undosquamis)是一种重要的底层经济鱼类, 本研究利用线粒体控制区(D-loop区)序列分析了中国近海分布的花斑蛇鲻的遗传结构和遗传多样性, 一共测定了6个地理群体129尾样本的D-loop区全序列。结果显示, 全长为921bp的序列包含71个多态性位点, 共检测到101个单倍型。花斑蛇鲻总体呈现很高的单倍型多样性(0.9873 ± 0.0048)和较低的核苷酸多样性(0.0132 ± 0.0067)的特征。基于邻接法构建的单倍型系统发育树的拓扑结构很浅, 没有形成分化明显的支系。单倍型在各个地理群体中的分布呈分散交叉状态, 表明地理群体间没有显著的遗传分化。6个群体的分子方差分析显示, 花斑蛇鲻绝大部分的遗传变异(99.87%)来源于群体内的个体之间, 而群体间的变异仅占0.13%。大部分地理群体之间的遗传分化指数(FST)均很小, 揭示了群体间的基因交流很频繁, 存在高度的遗传同质性。这些研究结果表明中国近海的花斑蛇鲻遗传多样性丰富, 没有明显的遗传分化, 是一个随机交配群, 可以作为同一个渔业单元来管理。

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29. Khai岛和Pathiu岛珊瑚礁沉积物细菌多样性及细菌粗提物延缓秀丽隐杆线虫衰老活性研究* Open Access
韩敏敏, 李蜜, 刘昕明, 刘永宏, 龙超, 钟振国, 易湘茜, 高程海
2020, 39 (5): 19-29.   doi: 10.11978/2019126
摘要218)   HTML60)    PDF (1615KB)(109)   

在Khai岛和Pathiu岛珊瑚礁生长海域采集2份珊瑚礁沉积物样品, 将样品预处理后采用6种分离培养基进行分离培养, 获得活性海洋细菌菌株, 通过PCR扩增和16s rRNA基因序列测定, 分析物种多样性, 并构建系统发育树。以模式生物秀丽隐杆线虫为模型考察菌株发酵提取物延缓衰老的作用。实验结果表明, 从4种样品中分离鉴定出22株细菌, 分别属于11目13科14属。16S rRNA基因序列相似性低于98.65%的细菌有2株, 疑似为潜在新种。GXIMD014 (Vibrio galatheae)和GXIMD112 (Kocuria kristinae)的500μg·mL-1细菌粗提物具有延缓线虫衰老的活性, 能不同程度的延长线虫寿命, 提高线虫产卵量、运动能力、热激损伤能力、抗氧化损伤能力、体内酶活性以及改善虫体表皮形态。Khai岛和Pathiu岛珊瑚礁沉积物细菌具有较高的物种多样性, 蕴藏着丰富的微生物资源, 且部分细菌菌株具有延缓衰老的生物活性。

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30. 基于信息扩散技术的华南极端台风灾害风险评估 Open Access
刘合香, 卢耀健, 王萌, 李广桃
2020, 39 (3): 31-41.   doi: 10.11978/2019071
摘要208)   HTML17)    PDF (9409KB)(37)   

利用2005—2016年登陆华南地区的12个极端台风灾害样本, 综合考虑了承灾体脆弱性和防灾减灾能力, 对华南地区进行极端台风灾害风险评估, 步骤如下: 1) 以各指标的灰色关联度为基础, 构造华南极端台风的危险性指数、脆弱性指数和防灾减灾能力指数; 2) 根据灾害风险数学表达式, 以层次分析法确定的系统权重为基础, 构造华南地区极端台风灾害风险指数; 3) 通过二维正态扩散技术构造原始信息矩阵和模糊关系矩阵, 利用因素空间理论进行模糊近似推理, 计算得到由风险指数近似估计直接经济损失指数的风险估计值; 4) 利用超概率评估模型, 对极端台风的直接经济损失率进行超概率评估。结果表明, 构造的风险指数与实际情况较为吻合, 计算得到的风险估计值与直接经济损失指数变化趋势较为一致, 均方误差为0.20, 相关系数为0.78。结果还表明, 由极端台风造成的直接经济损失率为0.1%, 已成为常态风险, 华南地区极端台风灾害的超越概率与直接经济损失率呈现出良好的线性关系。

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