2022年第4号台风“暹芭”在7月2日夜间进入广西后出现突然北折路径, 导致风雨预报出现显著偏差, 对台风防御工作造成重大影响。本文利用高空、地面、卫星等多源气象观测资料以及欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-range Weather Forecasts, ECMWF)提供的第5代再分析资料 (ECMWF re-analysis 5, ERA5), 采用天气学诊断方法对台风路径北折的成因进行深入分析, 并运用位涡倾向方程进行定量诊断。结果表明: (1)“暹芭”台风路径北折是大尺度环流形势变化导致的深层引导气流改变与台风内部非对称结构变化共同作用的结果; (2)深层引导气流在路径转折中起主导作用, 西太平洋副热带高压的西伸加强、高空西风槽前和南亚高压单体西北侧的西南气流与台风北向出流的相互作用是引导气流改变的关键驱动因素; 同时正涡度平流的变化对“暹芭”台风路径北折具有指示性意义; (3)“暹芭”台风呈现非对称结构特征, 其内部垂直运动所引发的积云对流对台风北折有重要影响, 台风云系形态变化也为台风移向的转折提供指示; (4)位涡倾向方程定量诊断进一步表明, 台风在南海移动期间主要受外部大尺度环流形成的引导气流影响, 而台风进入内陆后突然北折则是引导气流和台风非对称结构引发垂直运动共同作用的结果; 此外“暹芭”台风具有趋向于位势倾向正值中心移动特征。

南沙群岛位于我国南海南部区域, 其地理位置对我国海洋权益、发展战略和国家安全都十分重要。开展南沙群岛岛礁水深及地形监测与变化研究, 对于国家战略具有重要意义。文章结合哨兵-2 (Sentinel-2)和冰、云和陆地高程卫星(ice, cloud, land elevation satellite-2, ICESat-2)数据, 采用主动-被动融合遥感测深算法, 对南海南沙群岛的柏礁和北子岛浅海区域的地形进行了反演研究及实验验证。这一方法能够利用时间序列分析, 揭示岛礁水深和地形的长期趋势和短期波动, 为理解人类活动和自然因素对岛礁地形变化的影响提供了新的视角。研究结果如下: 1) 验证了一个高精度的水深反演模型, 该模型在研究中表现出优异的性能, 相关系数R² > 0.9, 平均绝对误差(mean absolute error, MAE) < 0.4m, 均方根误差(root-mean-square error, RMSE) < 0.7m。2) 2018—2024年间柏礁和北子岛地形及空间结构均发生了不同程度的变化。柏礁因填海造陆工程, 陆地面积增加; 北子岛则受自然因素影响, 出现动态变化。3) 柏礁的地形变化主要由人为因素驱动, 包括填海造陆、资源开采等。北子岛的变化则主要是自然因素的结果, 包括季风、台风、海水冲刷和沉积物淤积等。

基于2015—2016海南新村港和2017—2018年黎安港两地海草床四季大型底栖生物生态调查数据, 对其群落结构进行比较。结果表明: (1)共记录两个区域海草床大型底栖生物96种, 其中新村港和黎安港各50种和62种, 环节动物是两地海草床的主要类群; 厚鳃蚕(Dasybranchus caducus)是其共有的优势种; 除秋季外, 新村港的大型底栖生物平均栖息密度均高于黎安港; 除夏季外, 黎安港的生物量皆高于新村港; (2)黎安港的Shannon-Wiener多样性指数(H′)、Pielou均匀度指数(J′)和Margalef丰富度指数(d)均高于新村港; 黎安港的丰度/生物量曲线W值远大于新村港, 后者海草床大型底栖生物群落结构比前者受到干扰更小; (3)基于群落栖息密度和生物量聚类结果都显示, 约15%的相似性水平上可将两地群落分为两组, 两地海草床大型底栖生物群落结构差别较大。结合上述研究和历史研究结果, 两地群落差异可能是由两地的水文特征差异和渔业养殖带来的污染差异引起的。与历史数据对比显示, 两地海草床保护区的大型底栖生物群落已有所恢复, 持续的保护和修复工作是有效且必要的。

灰沙岛作为热带海洋中的典型地貌, 具有重要的生态功能与科学研究价值, 然而全球气候变化与人类活动的加剧正在严重威胁其稳定性。文章以西沙群岛典型灰沙岛——北岛为对象, 基于2002—2023年多期高分辨率遥感影像与数字海岸线分析系统(digital shoreline analysis system, DSAS), 揭示了北岛岸滩的动态变化特征及其影响因素, 并提出了针对性的防护对策。结果表明: 1) 北岛岸线变化呈现显著阶段性特征: 2002—2015年岸线长度与面积缓慢增长, 2015—2019年因东南端码头修建与岛体扩建, 57%的岸线向海淤积扩张, 岸线长度与面积急剧增长, 并于2019年达到峰值, 然而2019—2023年侵蚀加剧, 47%的岸线后退, 总侵蚀面积达11846m²。其中, 沙嘴区域受季风主导呈现季节性冲淤循环(东北季风期侵蚀、西南季风期淤积), 而海滩岩因自身易侵蚀性、人类活动及自然因素的多重影响面积锐减, 至2023年仅存3827m²。2) 灰沙岛演变的本质是水动力与沉积物的相互作用, 其演变过程受自然与人为因素共同影响, 海岸水动力变化、珊瑚礁退化、海平面上升、极端天气频发以及人类干扰等因素均会影响灰沙岛的演变。3) 针对灰沙岛稳定性问题, 本文提出了分层次的生态防护体系, 从潮上带到潮下带逐层防护, 采用植被固沙、移动沙障固沙、菱形沙袋固沙、海滩岩修复等措施, 兼顾生态保护和岛礁防护的需求, 为南海珊瑚岛礁的保护与管理提供了切实可行的参考。

西沙群岛地处海南岛到南海诸岛的中心位置, 是构造和生物交互作用形成的典型地质地貌体, 但西沙群岛又地处南海典型气候脆弱区, 是我国遭受台风、风暴潮等极端海洋灾害影响最严重的区域之一。未来推进西沙群岛的岛礁资源高质量发展, 势必会扩大西沙珊瑚礁海岸的使用规模, 加上全球气候日益恶化多重威胁所加重的海洋环境灾害风险, 使得西沙群岛珊瑚礁海岸的海洋防灾减灾面临更加严峻的挑战。因此, 揭示珊瑚礁海岸对于海洋环境的地貌响应, 就成为了厘清珊瑚礁在未来海洋环境影响下的生存前景和经略海洋可持续性所迫切需要解决的关键问题。所以, 本文选取西沙群岛的18个珊瑚礁作为研究对象, 利用海洋卫星遥感数据获取了它们在2015和2023年的海岸地貌影像, 通过海洋地质和海岸地貌理论分析了珊瑚礁海岸地貌的演化特征, 利用物理海洋分析方法刻画了它们所处海域的海洋环境特征, 尝试利用海洋环境特征解释其海岸地貌演化空间差异性的原因。关联性分析结果表明这些珊瑚礁海岸地貌演化与其区域海洋环境特征之间强关联性较弱(R²仅在0.06~0.21区间)。因此本文建议未来在科学评判西沙珊瑚礁在全球海洋环境变化下的生存前景时, 需要在综合考虑海洋环境要素的基础上, 加强对珊瑚礁所处地貌演化阶段、原始地形地貌、沉积动力过程、生物种群类型等影响作用的考量。

为了探究旅游干扰对西沙潮间带大型底栖动物群落的影响, 本研究比较了全富岛、银屿与临近非旅游区的物种数、物种相似性指数、丰度、生物量、相对重要性指数、W统计量及物种多样性指数差异, 结果表明: (1)从旅游区和非旅游区本底数据来看, 西沙潮间带大型底栖动物群落存在明显的自然波动; (2)基于标准值的综合差异分析显示旅游干扰带来了额外的负面影响, 其干扰效应在物种数、Shannon-Wiener多样性指数上已经达到显著水平; (3)综合所有检测指标的P值比较结果可以确认旅游干扰存在降低生物多样性的趋势; 随着旅游干扰效应的积累, 全富岛、银屿潮间带大型底栖动物群落可能会遭到更显著的破坏; (4)合理的旅游管理对珍稀物种具有一定的保护效果。本研究对推动西沙旅游开发及生物多样性保护具有一定意义。

本研究比较了双锥芋螺属Conasprella的欧氏芋螺Conasprella orbignyi (Audouin, 1831)与其近似种龙王芋螺Conasprella ichinoseana (Kuroda, 1956)、昏芋螺Conasprella comatose (Pilsbry, 1904)、郝伍德芋螺Conasprella hopwoodi (Tomlin, 1936)、柳斑芋螺Conasprella longurionis (Kiener, 1847)和南方芋螺Conus australis Holten, 1802之间的形态差异, 报道了郝伍德芋螺和柳斑芋螺在国内的新分布地点。通过几何形态学对这些易混淆种进行分析, 对欧氏芋螺、柳斑芋螺、郝伍德芋螺和南方芋螺外轮廓的几何形态数据进行主成分分析, 揭示了这4种芋螺在外轮廓上的差异; 典型变量分析的结果进一步显示, 外轮廓的几何形态对欧氏芋螺和南方芋螺有良好的判别效果, 对南方芋螺和欧氏芋螺的判别正确率分别为100.00%和92.86%。对柳斑芋螺和郝伍德芋螺的体螺层螺肋几何形态进行主成分分析, 发现前者螺旋部更高、体螺层更宽、基部距离更短、体螺层各个螺肋之间距离更宽, 而后者螺旋部低、体螺层更窄、基部距离更长、体螺层上各个螺肋之间距离更窄; 典型变量分析的进一步结果显示体螺层的地标点对极易混淆的柳斑芋螺和郝伍德芋螺具有良好的判别效果, 正确率分别是87.50%和88.89%。对柳斑芋螺和郝伍德芋螺的螺旋部几何形态进行主成分分析, 二者未明显分离; 典型变量分析的进一步结果显示对二者判别与基于体螺层螺肋几何形态的判别结果一致。对柳斑芋螺和郝伍德芋螺的壳口几何形态进行主成分分析, 二者未明显分离; 典型变量分析的进一步结果显示对二者判别正确率分别是62.50%和77.78%, 壳口并不是区分鉴定柳斑芋螺和郝伍德芋螺这一对易混淆种的有效依据。本研究为芋螺近似种和易混淆种的区分提供了新的鉴别方法。

全球珊瑚礁正持续退化, 通过有效降低区域性珊瑚礁退化造成的地区压力, 以减轻日益增加的全球压力的影响, 现已成为共识。南海西沙群岛珊瑚礁是“印度洋—太平洋珊瑚礁区”的重要组成部分, 在近年来的珊瑚礁生态监测调查中, 呈现出不同程度的退化现象。准确把握其动态变化与主控因素, 是对珊瑚礁区进行及时有效管理的重要基础。本文梳理了1984—2021年西沙永兴岛珊瑚礁调查获取的珊瑚覆盖率、补充量及白化率等生态指标数据, 统计分析表明: 近40年来, 西沙永兴岛造礁石珊瑚总体呈现“良好生长—急剧退化—缓慢恢复—再次退化”的4阶段动态变化, 1984—2006年呈良好生长状态, 2006—2011年出现急剧退化阶段, 2011—2019年缓慢恢复, 2019—2021年又重新退化。长棘海星和珊瑚热白化分别是永兴岛造礁石珊瑚发生急剧退化和再次退化的主要控制因素, 珊瑚疾病在急剧退化阶段产生了一定的影响, 人类活动一定程度上抑制了珊瑚急剧退化后的迅速恢复, 同期珊瑚热白化影响了其后续恢复。相比大堡礁造礁石珊瑚急剧退化后持续恢复的变化状况, 永兴岛造礁石珊瑚退化程度更为严重, 后续10年都呈现低速恢复状态。

随着全球气候变化日益加剧, 红树林作为重要的滨海蓝碳生态系统备受关注。本研究旨在构建幼龄红树生物量模型, 评估广东考洲洋红树林碳储量, 为快速准确评估人工营造幼林红树林碳储量提供经验方法和科学依据。以考洲洋幼龄白骨壤(Avicennia marina)、红海榄(Rhizophora stylosa)、秋茄(Kandelia obovata)、木榄(Bruguiera gymnorhiza)和桐花树(Aegiceras corniculatum)为研究对象, 使用基径(basal diameter, D)和株高(height, H)及其派生的复合变量构建红树植物生物量与测树因子之间最佳拟合模型, 并进一步评估考洲洋幼林红树林生态系统碳储量。研究发现, 复合变量生物量模型优于单一变量生物量模型(桐花树地下生物量模型除外)。白骨壤、红海榄、木榄和桐花树最优生物量模型均为幂函数模型, 秋茄最优生物量模型为线性模型。考洲洋人工营造幼林红树林碳密度为(91.26±17.32)Mg C·hm^-2, 碳储量约为35964.65Mg C, 土壤碳库占考洲洋幼林红树林碳库78.3%~98.5%。红树植物碳密度从大到小依次为桐花+秋茄群落、红海榄+白骨壤群落、白骨壤群落、木榄群落。本研究结果对广东乃至全国人工营造红树林碳储量评估和生态修复具有重要参考价值。

探究不同海岸条件下深圳红树林的群落特征及碳积累功能, 对深圳宝安西湾红树林、大鹏鹿咀山庄红树林、福田红树林国家级自然保护区3个红树林湿地的主要红树群落进行植物生长指标、土壤有机碳与植株碳含量测定, 对不同群落的生物量与土壤碳密度进行了对比研究。结果表明: 秋茄、海桑、无瓣海桑是深圳3个样点红树林群落的建群种、优势种或伴生种; 3个样点以西湾红树林的秋茄和海桑+无瓣海桑群落的植被碳密度最高, 分别为88.03和233.56t·hm^-2; 福田红树林保护区具有最高的土壤有机碳密度(63.10g·kg^-1)和土壤碳密度(134.65t·hm^-2), 但其土壤含水量与土壤容重均显著低于其余2个样点; 大鹏鹿咀山庄红树林群落物种组成最丰富, 土壤容重最大, 而群落株高、胸径及生物量均较小; 不同红树群落均以无瓣海桑群落的树高、胸径与植被碳密度最高, 但其土壤有机碳含量、土壤碳密度均最小, 福田自然秋茄林的土壤有机碳含量高于其余乡土与外来红树林; 9种红树植物茎、叶、果的有机碳含量均以秋茄最高, 以老鼠簕最低, 不同器官碳含量中, 秋茄、木榄均以果实含量最高, 其余红树植物以茎、叶的有机碳较大。

纳氏试剂光度法测定海水样品中的氨氮时, 样品中复杂的盐类成分会导致显色体系混浊, 给测定带来困难。文章针对不同盐度的海水样品, 通过精确匹配样品盐度和掩蔽剂酒石酸钾钠溶液的质量浓度来消除海水中Ca、Mg、Fe、Mn等离子的干扰, 对纳氏试剂光度法快速测定氨氮进行了优化。结果表明, 1%酒石酸钾钠溶液可用于盐度小于17.3‰的样品中氨氮的测定; 2%酒石酸钾钠溶液可用于盐度4.5‰~34.1‰的样品中氨氮的测定; 方法的线性范围为0.1~8.0mg·L^-1, 检出限为0.03mg·L^-1; 样品加标回收率在96.0%~105.0%之间, 平行样的标准偏差小于3.94%。方法具有操作简单,试剂用量少, 线性范围宽, 灵敏度、精确度、准确度良好, 适用性广的特点。

碳元素在海洋中以多种形式参与全球碳循环, 其中海洋沉积物埋藏的有机碳(total organic carbon, TOC)在全球碳循环中起到至关重要的作用。边缘海作为全球海洋物理能量和生产力较高的过渡区, 储存了全球海洋80%以上的有机碳。中国边缘海总面积约470×10⁴km², 具有显著的储碳能力和前景, 随着我国“双碳”目标的实施, 海洋储碳相关研究成为近年来的研究热点。文章综述了中国边缘海沉积物有机碳分布特征, 整体上呈现出从渤海向南海逐渐增加的趋势, 且沿岸海域和河流入海口周围含量显著高于远海。同时分析了有机碳主要来源和影响因素及其储碳潜力, 并对未来可能的重点研究方向进行了展望, 旨在为国内边缘海储碳和碳循环方面的相关工作提供一定的借鉴。

传统基于合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)数据的涡旋检测方法需手动设定阈值和特征参数, 操作复杂且难以自动化, 现有深度学习模型在检测过程中也存在较高的漏检和误检情况, 难以满足涡旋检测对精度和效率的要求。为解决这些问题, 文章提出一种基于YOLOv8 (you only look once version 8)的改进模型, 即涡旋检测网络(eddy detection network, EddyDetNet), 以克服上述局限性, 提升检测的准确性和效率。该模型在骨干网络(Backbone)和颈部网络(Neck)中引入自适应特征融合模块(adaptive feature compression module, AFCM)和多尺度特征空间金字塔模块(multi-scale feature spatial pyramid module, MFSP)并优化Neck结构和在头部网络(Head)部分新增小目标检测头, 提升了不同尺度涡旋的检测精度。实验结果表明, EddyDetNet在精确率(precision, p)、召回率(recall, r)和平均精确率均值(mean average precision, mAP)指标上较YOLOv8分别提升了2.4%、3.2%和5.5%, 参数量和运算量减少了38.1%和15.8%。与YOLOv8相比, EddyDetNet在降低计算复杂度和参数量的同时, 保持了较高检测精度, 适用于多目标和复杂背景下的涡旋检测任务。

河口近海区域作为陆地与海洋生态系统的交汇点, 其在氧化亚氮(nitrous oxide, N₂O)的生物地球化学循环中扮演着至关重要的角色。N₂O作为一种强效温室气体, 它在河口近海的分布特征和微生物代谢驱动机制对全球气候变化具有显著影响。本文综述了河口近海区域N₂O的分布特征, N₂O释放的主要微生物代谢途径(硝化过程、硝化细菌反硝化过程、不完全反硝化过程、硝化作用耦合反硝化过程), N₂O产生与消耗过程的测定方法以及N₂O释放的环境影响因素。对河口近海N₂O生物地球化学循环的研究, 有助于我们制定有效的管理策略, 对减少N₂O排放、减缓全球变暖具有重要意义。

海表温度(sea surface temperature, SST)作为大气海洋圈层的重要环境变量之一, 对于海洋学的研究具有重要意义。本文基于国产海洋(HaiYang, HY)和风云(FengYun, FY)卫星遥感SST数据, 利用逐步订正数据融合方法, 研制了“海上丝绸之路”沿线海域自主化、高时空分辨率卫星SST融合产品。首先利用iQuam实测数据开展了海洋卫星和风云卫星的SST观测数据精度评估, 同时对HY-1C和HY-1D卫星进行了偏差校正; 其次, 利用HY-1C、HY-1D、HY-2B、FY-3D、FY-3E和FY-4B的SST数据以及多尺度逐步订正融合算法, 制作了2024年4月至6月“海上丝绸之路”沿线海域逐日0.1°×0.1°分辨率SST融合产品; 最后, 利用iQuam实测数据评估了融合产品精度。结果发现, 融合产品平均偏差为0.08℃, 均方根误差为0.67℃, 产品精度较好。不同SST融合产品的功率谱分析结果表明, 本文生成的SST融合产品较OISST (optimum interpolation sea surface temperature)产品在刻画100km以小尺度特征上更有优势, 与OSTIA产品在50~100km尺度上性能相当, 体现了融合产品良好的应用潜力。

在全球气候变化的大背景下, 物种分布格局的变迁已成为科学界关注的焦点。文章依据政府间气候变化专门委员会 (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)关于全球气候变化的分析, 运用最大熵模型(maximum entropy, MaxEnt)与地理信息系统(geographic information system, GIS)技术, 对中国沿海的带鱼(Trichiurus japonicus)在不同共享社会经济路径(shared socioeconomic pathways, SSPs)情景下的潜在适生区分布进行深入分析, 识别了影响其分布的关键环境因素, 并预测了在不同SSPs情景下带鱼未来栖息地的变化趋势。研究数据基于全球生物多样性信息机构(Global Biodiversity Information Facility, GBIF)和世界鱼类数据库(Fishbase)提供的70个有效物种分布记录, 以及海洋生物气候与环境分析栅格数据库(Biological Ocean Rasters for Analyses of Climate and Environment, Bio-ORACLE)提供的13个海洋环境变量。模型的准确度通过受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic, ROC)进行验证, 模型的平均曲线下面积(area under the curve, AUC)值为0.913, 表明模型具有出色的预测性能。研究发现, 带鱼在我国四大海域均有适宜的栖息地, 其中中高适宜分布区占总预测区域的11.96%; 温度、叶绿素浓度和初级生产力是影响带鱼分布的关键环境因素, 且底层环境变量的贡献普遍高于表层环境变量; 预测未来随着气候变化, 带鱼的适生区总体呈现扩大趋势, 在SSP5-8.5情景下扩张最为显著, 主要表现为向黄渤海等高纬度区域扩展, 而在南海北部湾等低纬度区域则有所收缩。

印度洋90°E海岭区具有复杂而独特的地形特征, 为深入了解海岭区不同部位底栖生物生态特征、区域生物生产力及陆源输入影响, 对东北印度洋海岭区13个表层沉积物样品中大于150μm壳径的底栖有孔虫组合进行了定量分析。研究发现该区底栖有孔虫以150~250μm粒径为主, 相对丰度为60%~84%; 大于250μm壳径粒级的底栖有孔虫相对丰度较低, 为16%~40%。优势底栖有孔虫属种以表生种和中浅内生种为主。壳体组成以玻璃质壳为主, 胶结质壳次之, 瓷质壳含量最低。底栖有孔虫主要属种组成没有明显差异, 但其绝对丰度、三大类壳体组成和表/内生种的分布仍表现出一定的区域差异: 底栖有孔虫丰度在海岭北部两侧相对较高, 海岭上相对较低; 研究区东北侧的胶结壳相对含量在明显高于其他区域; 在海岭中部, 胶结质底栖有孔虫含量随水深的增加而上升, 其壳壁建造所选颗粒在东北部以碎屑矿物为主。综合分析认为, 东北印度洋海岭区底栖有孔虫主要受陆源物质输运、表层生产力分布和水深变化引起的溶解作用的共同影响。此外, 我们首次注意到在大于250μm的组分中, 所有站位表生种含量远大于内生种, 推测这是底栖有孔虫对高氧生态环境适应演化的结果。

印度洋偶极子(Indian Ocean Dipole, IOD)是印度洋固有的一种气候现象, 通常发生在北半球秋季, 会影响印度洋周边国家和地区乃至我国的天气、气候状况。IOD同时受到厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Oscillation, ENSO)和印度洋内部变率的影响。因增暖中心和气候影响的差异, ENSO被分为两种主要类型, 即东太平洋型(eastern Pacific, EP)和中太平洋型(central Pacific, CP)。然而, 当前研究并未充分讨论两种类型ENSO对IOD的影响机制, 也未量化两类ENSO和内部变率的影响程度。在此, 以上因素对IOD的贡献可以通过一种新型联合线性回归方法进行估算。该方法分离了两类ENSO与内部变率的影响, 结果表明印度洋内部变率是IOD海温变化主要来源, 占比可达60%以上; ENSO的总贡献约占三分之一, 其中以CP型为主, 而EP型则倾向于在极端事件中影响IOD。ENSO与内部变率对IOD的作用机制不同: ENSO主要通过沃克环流影响印度洋风场, 但因为EP型和CP型的增暖核心不同, 两者影响程度有所差异; 内部变率则倾向于通过印度洋内部的海洋过程造成海温异常进而引起IOD。此外, 由于厄尔尼诺生命期更长, 与之共发的IOD正事件有更大几率转化为下一年春季的印度洋海盆尺度增暖, 其中ENSO总贡献超过70%。虽然内部变率对该转化并无显著统计关系, 但强的IOD正事件仍有机会触发海盆尺度增暖。以上结果有助于提高对气候模态以及跨海盆相互作用的认识。

华南大陆南缘沿海广泛分布的新生代沉积盆地普遍发育古近系与第四系之间不整合面, 不整合面剥蚀量恢复可为重建华南大陆南缘完整的新生代构造演化历史提供重要依据。文章聚焦南雄盆地, 利用古温标镜质体反射率方法对盆地古城村组(顶界面年龄约56Ma)与上覆第四系之间不整合面的剥蚀量进行恢复, 并结合盆地周缘低温热年代学信息对隆升剥蚀的开始时间进行约束。结果显示, 南雄盆地古近系顶面剥蚀量约(2700±300)m, 隆升剥蚀的开始时间约为早渐新世, 并且一直持续到第四纪早期。分析表明, 南雄盆地古城村组沉积时期, 盆地断陷发育过程并未衰减, 而是持续到了早渐新世; 随后构造环境由伸展过渡为挤压, 盆地开始隆升剥蚀, 直至第四纪早期, 强烈的剥蚀作用使得盆地丢失了古新世末—早渐新世期间的断陷沉积记录。华南大陆南缘晚古近纪以来普遍的隆升剥蚀过程受印度−欧亚板块碰撞引起的东南挤压和太平洋板块向欧亚大陆下方俯冲影响, 隆升幅度具有从内陆往沿海地区逐渐减弱的趋势, 造成沿海隆升和近海沉降的差异演化现象。

海上风电平台的建设, 迫切需要利用海底的地质工程资料, 提高地质参数预测的计算效率和准确率。静力触探试验(cone penetration testing, CPT)数据具有独特优势, 在海上风电场地质参数建模中具有重要作用。传统的CPT参数预测主要采用贝叶斯、克里金插值等方法。本研究将支持向量回归、随机森林和神经网络算法引入地质参数预测领域, 融合二维地震数据的空间连续性优势和静力触探数据的垂向分辨率优势, 对南海莺歌海盆地的东方海上风电场浅部地层进行CPT参数预测与建模。利用误差直方图和验证散点图对3种方法的准确率进行比较, 结果表明, 神经网络预测结果综合性能较为优秀, 支持向量回归模型预测结果较为简单。由于随机森林方法具有截断性, 预测结果最差, 在水平方向出现了突变。本研究可以为海底地质岩土参数预测提供一种新的研究思路。

为深入探讨影响绿华岛海域大型海藻及底栖动物种群动态变化的关键因素, 本研究通过现场生态调查, 采用相对重要性指数 (index of relative importance, IRI)、生物多样性指数及典范对应分析(canonical correspondence analysis, CCA)等方法, 结合海藻场大型海藻的生长时期, 即幼苗期(2021年8—9月)、生长期(11—12月)和茂盛期(2022年5—6月), 分析了绿华岛及其邻近海域的大型底栖生物群落组成、生物多样性及与种群变动相关的环境因子。研究结果表明: (1)绿华岛及邻近海域海藻场共鉴定出大型底栖生物113种, 包括49种底栖动物和64种大型海藻, 分属九大门类。其中软体动物门和红藻门的种类数最多, 红藻门在各生长时期均表现出种类优势。瓦氏马尾藻(Sargassum vachellianum)、铜藻(Sargassum horneri)、锈凹螺(Chlorostoma rustica)和紫海胆(Anthocidaris crassispina)为主要优势种。九大门类在三个生长时期的平均丰度为30ind·m^-2, 平均生物量为23.83g·m^-2。(2)不同生长时期的生物物种数有所差异, 幼苗期最高。丰度与生物量的变动与水温的周期性变化密切相关, 丰度表现为幼苗期(36ind·m^-2)>茂盛期(30ind·m^-2)>生长期(23ind·m^-2), 生物量变化也为幼苗期(25.40g·m^-2)>茂盛期(23.88g·m^-2)>生长期(22.20g·m^-2)。主坐标分析(principal coordinates analysis, PCoA)显示, 不同时期大型底栖生物群落结构存在显著差异(P<0.05)。(3)鳗头山站点的底栖生物种类、丰度、生物量及生物多样性均为最高, 鳗对山站点的多样性最低, 西绿华站点的物种数最少。东绿华南站点的优势种和重要种差异较小, 生物量和丰度处于最低水平; 而贻贝养殖区站点各时期优势种和重要种的重合度较低。(4)除盐度外, 水温(P=0.009)、pH(P=0.001)和溶解氧(P=0.002)均为影响绿华岛海域大型底栖生物分布的重要环境因子, 而盐度(P=0.149)的影响不显著。不同站点的生物对环境因子的适应性存在差异, 鳗头山和鳗对山站点的群落结构与4个环境因子呈正相关, 而贻贝地、西绿华和东绿华北站点则呈负相关。在九个门类中, 褐藻门与4个环境因子呈负相关, 而盐度对腔肠动物门有一定的正相关关系。本研究有助于加深对大型底栖生物在海藻场生态系统中调控作用的认知, 同时也为研究区域生物资源的保护与利用、海藻场建设及生态修复提供科学依据。

湛江地处我国南海海域, 海藻资源丰富。为澄清该地区江蓠属物种多样性, 本研究通过形态学、解剖学和分子分析方法, 对湛江海域潮间带大型海藻资源进行了分类学研究。结果表明, 共鉴定出5个物种, 分别为海南江蓠(Gracilaria hainanensis)、刺边江蓠(G. spinulosa)、缢江蓠(G. salicornia)以及两个未定种(Gracilaria sp.)。并探讨了这5个江蓠物种的分类现状, 指出了现分类体系中尚存在的一些问题与争议。本研究不仅澄清了湛江海域江蓠属物种的分类地位, 也为该地区红藻资源的开发与生物多样性保护提供理论依据。

礁石表生藻席(epilithic algal matrix, EAM)是珊瑚礁区普遍存在的底质类型, 在初级生产、营养供应、沉积物富集及珊瑚礁底质演变等关键过程中均发挥重要的功能。为了解礁石表生藻席的群体特征与分布规律, 于2022年1月、4月、7月、10月在三亚典型岸礁区设置了调查断面(1m、3m、6m), 通过水肺潜水方法调查了礁石表生藻席的分布范围及对不同基底的选择性, 同时采集了不同底质类型(分枝状、团块状、坪状珊瑚礁石)中珊瑚碎片上的藻席样品, 分析了藻席的群体特征及其时空分布差异。结果显示, 礁石表生藻席分布具有显著空间差异但无明显的季节差异, 覆盖率在1m和6m水深处较高, 平均为66.96%, 与活珊瑚覆盖率呈现负相关的关系。礁石表生藻席偏爱孔隙度高的硬质基底表面, 在坪状珊瑚礁石上具有最高的覆盖度(~98%), 但团块状珊瑚礁石上的藻席具有最高的藻体高度[(11.16±0.68)mm]、密度[(118.51±33.64)g·m^-3]和有机质含量[(102.49±32.94)g C·m^-2], 可能与团块状珊瑚礁石具有较高的表面孔隙度有关。藻席的表观特征与生物量均有水深和季节的差异, 3m水深处最高, 1m最低, 在时间上则表现为夏季最高, 冬季最低, 说明温度和光照是影响藻席特征变动的关键因子。研究结果表明, 三亚鹿回头近岸珊瑚礁生态系统中, 礁石表生藻席均为>5mm的多沉积物型藻席(long sediment-laden algal turfs, LSATs), 这种类型的藻席不利于珊瑚幼体附着和植食性鱼类摄食。藻席表观特征与有机质含量有明显的底质和时空差异, 藻席中丰富的有机质可为众多底栖小型无脊椎动物提供食物, 可能在珊瑚礁生态系统的食物网中发挥不可或缺的重要 功能。

本文报道了采自广西防城港和广东湛江的中国石莼属海藻一新记录种——大野石莼Ulva ohnoi Hiraoka & S.Shimada 2004, 详细描述了其形态特征并进行了多基因标记分析。结果表明, 大野石莼具固着个体和漂浮个体, 藻体呈浅绿色, 长15~60cm, 单生或丛生, 质脆, 易撕裂, 外观呈圆形、长卵形或不规则形; 藻体细胞表面观呈方形或多边形, 不规则排列, 边缘具齿状凸起; 藻体上部和中部相似, 细胞尺寸为10~20µm×5~15µm, 厚度为20~45µm; 藻体基部细胞近圆形, 尺寸为10~30µm×10~22µm, 基部厚度为70~90µm。rbcL和tufA基因序列分析结果显示, 采集的样本均与GenBank中的大野石莼序列聚在一支, 有高Bootstrap值与后验概率支持, 彼此间遗传距离为0~0.1%。本研究丰富了我国石莼属的物种多样性, 强调了分子生物学技术在绿藻物种鉴定中的重要性, 为我国海藻资源保护及利用提供了基础分类学资料。

非本地红树通过占据土著物种栖息空间并迅速扩张, 对区域乡土红树生态多样性构成严重威胁。本文以广西“茅尾海红树林自然保护区”为例, 基于2000年至2023年的多时相遥感影像、无人机航拍和现场调查数据, 采用机器学习技术对外来红树无瓣海桑在茅尾海的时空动态及其主控缘由进行探讨。主要结果表明: (1)2002—2023年间, 无瓣海桑分布面积从零逐渐增加至1076.77hm², 其中2002—2015年以每年11.43hm²的速率缓慢增加, 到2015年达138.20hm²; 2015—2023年为快速扩张阶段, 以年均116.46hm²的速度增加; (2)无瓣海桑展现出显著的梯度分布格局, 在茅尾海西部无瓣海桑呈现聚集分布, 在中部潮滩与本地红树林镶嵌分布, 在东部潮滩呈点状零星分布, 其扩张分为2个阶段: 2002—2014年间自西部康熙岭潮滩沿大榄江河岸扩散; 随后在2015年跨越大榄江, 侵入茅尾海中部, 2015—2023年趋向东部潮滩扩散; (3)人工引种与保护区红树林保育是茅尾海无瓣海桑定植和持续扩张的直接原因, 入海径流携带的泥沙促使潮滩淤高为无瓣海桑扩张提供了空间基础, 而地转偏向力引起的涨潮力右偏是无瓣海桑东扩和沿江向上游迁移的主因。本研究为控制无瓣海桑在茅尾海的快速扩散, 维护本地红树林生态系统的健康与生物多样性提供部分理论和数据支撑。

2007—2021年长江口重大圈围工程导致河道缩窄, 显著改变局部地形。文章利用2007—2025年的实测地形和盐度资料, 分析期间长江口河势变化和咸潮入侵格局变化, 并利用数值模式揭示格局变化的成因。由于工程致使长江口北支下段南侧发生严重淤积, 北支上端出现新生沙体, 导致北支下段和上端2021年的河槽容积比2007年分别减小了33.33%和13.26%。2007年和2025年枯季盐度观测资料表明, 北支咸潮入侵和北支盐水倒灌显著减弱, 而北港咸潮入侵在气候态风时减弱、强北风时加剧。月平均径流量和风作用的数值模拟结果表明, 从2007年至2021年, 咸潮入侵在北支大幅减弱, 在北港上段和中段大部分区域减弱, 在南港、北槽和南槽显著加剧; 北支盐水倒灌大幅减弱导致南支咸潮入侵减弱。2021年与2007年相比: 北支2月大潮、小潮期间纳潮量分别减小了2.88×10⁸m³、1.98×10⁸m³, 进入南支的净水通量分别减小了423m³·s^-1、369m³·s^-1, 盐分倒灌的净盐通量分别减小了10.06kg·s^-1、1.10kg·s^-1; 北支上段净单宽盐通量变化也说明北支盐分向南支输运大幅减小; 2007年北支盐水倒灌显著, 2021年几乎消失。北港2月大潮、小潮期间纳潮量分别减小了1.92×10⁸m³、1.86×10⁸m³, 净水通量分别增加了857m³·s^-1、1379m³·s^-1, 分流比分别增加了12.79%、7.79%, 向海的净盐通量减小了2.28kg·s^-1、5.42kg·s^-1。这些因素的变化解释了北港上段和中段大部分区域咸潮入侵减弱的原因。北港分流比的明显增加和相应的南港分流比减小说明了南港、北槽和南槽咸潮入侵加剧的成因。北港中段大潮期间小部分区域盐度上升是由横沙小港净盐通量从北槽向北港输运显著增加造成的。

东印度洋深海是全球深海系统的重要组成部分, 在全球碳循环、热量分配和营养物质运输中具有重要作用。东印度洋深海被90°E海岭分成中印度洋海盆和西澳大利亚海盆, 两个海盆间的水团特性和环流具有显著差异。为了进一步深入理解东印度洋的深海环流及水团特征, 本文通过回顾现有的研究成果, 总结和阐述了: 1)东印度洋深海地形的特殊性; 2)深海水团的来源和路径; 3)深层经向翻转环流; 4)中印度洋海盆和西澳大利亚海盆之间深层水的差异和联系。最后, 本文提出了未来东印度洋深海研究中需要重点关注的科学问题, 旨在为该领域的进一步研究提供参考。

椭圆余弦波能很好地描述浅水区域波浪运动特性, 对于精确描述近岸水体运动具有很大的实际意义。为探究椭圆余弦波在典型岛礁地形上的传播演变规律, 文章基于波浪水槽物理模型试验, 重点分析了入射波高、礁坪水深及波浪周期对波浪非线性特征、能量耗散及水动力参数的影响。研究表明, 岛礁地形显著增强波浪非线性效应, 礁前斜坡区波形锐化明显, 礁坪区波面呈锯齿状并伴随相位滞后。入射波高增大会引起更强烈的非线性效应, 引发高次谐波增长, 促使波浪增水及爬高显著提升, 同时反射系数因透射增强而降低。但礁坪水深增加会导致波浪非线性效应减弱, 反射系数单调递减, 深水条件下垂向动量通量增强, 爬高呈非线性增长。波浪周期对波浪参数的影响较为复杂, T = 2.25s时波能聚集最显著, 高次谐波表现最为明显。短周期(T < 2.25s)下强烈的浅化变形加剧波形畸变, 而长周期(T > 2.25s)下波能耗散导致特征衰减。

热带及亚热带潮间带红树林湿地拥有极为重要的滨海生态系统, 在抵御台风、护岸与固碳等方面具有重要价值。然而, 复杂的陆海相互作用与人类活动易引起红树林湿地发生较大规模损失。理解红树林湿地动态变化有利于全面掌握其变化与缘由, 为其受损修复提供关键支撑。为此, 本文基于Google Earth Engine平台获取的1992—2021年钦州湾茅岭江河口的23景陆地卫星TM(thematic mapper)与OLI(operational land imager)影像, 逐年提取红树林湿地面积, 以5年间隔诊断研究区6个时期4种土地覆盖类型面积, 以及170多条横断面上红树林林缘线和潮滩水边线, 揭示红树林湿地动态变化。结果表明: (1)截至2021年, 茅岭江河口1494.40hm²的潮滩分布有以桐花树为建群种的红树林707.76hm², 红树林主要分布在大坜墩外滩和团和岛尾潮滩, 靠干流南侧梁屋外滩红树林分布最少; (2)1992—2021年, 茅岭江河口潮滩经历了“增加—减少—增加”的变化过程, 红树林湿地面积持续增加; (3)1992—2021年间养殖塘建设占用红树林是区域红树林面积阶段性减少的主要原因, 2002年以来相继启动的人工种植红树林项目导致红树林面积大幅度增加, 潮滩发育是红树林向海扩张的主要原因。

漂浮式光伏技术作为一种新兴的海上光伏解决方案, 能助力沿海地区能源结构转型, 拓宽海上资源利用空间, 具有广阔的发展前景, 有望为国家提出的“3060”战略提供重要支撑。针对目前尚缺乏对近海漂浮式光伏发电量测算方法研究的现状, 文章基于目标海域波浪运动及其他海洋环境特征, 提出了近海漂浮式光伏发电量测算模型。首先, 基于波浪力学及浮体水动力学理论, 以目标海域波陡(d)为小值(波高h/波长l ≤ 1)作为边界条件, 采用辐照能效率(η)和时均倾角(ε)来量化波浪对光伏组件的长期影响, 得到规则波作用下的倾斜面等效辐照量目标函数; 其次, 鉴于海水反射、蒸发、对流作用, 考虑组件背面及水面冷却效应的影响, 引入背面辐照量实用化计算公式及水面冷却效应因子, 以表征光伏组件背面及水面冷却效应正向增益; 最后, 与目标场址进行实际测算对比, 结果显示测算数值与理论数值相差在10%以内, 符合预期差值限度。

利用高分辨率卫星海表信息和海洋历史温盐剖面数据, 基于变分法重构了西北太平洋海域的三维动态温度场。与Argo (array for real-time geostrophic oceanography)温度观测剖面相比, 重构温度场能够较为合理地再现海水温度的垂向变化特征, 尤其是在温跃层区域, 重构结果与实际观测温度廓线能够较好地吻合。文章选取了两个典型的中尺度涡旋个例, 利用重构温度场分析了其从生成到衰退的整个演变过程, 展示了涡旋引起的温度异常在垂直和水平分布上的动态变化。尤其是在涡旋成熟阶段, 温度异常的强度和深度扩展达到最大值, 表现出涡旋对海洋温跃层的显著影响。通过分析不同阶段的温度异常分布, 研究揭示了冷暖核心与异常区的空间结构的演化特征。结果表明, 该方法能够有效利用卫星观测海表数据重构中尺度涡旋的水下温度结构和动态演变特征, 将为理解中尺度涡旋在海洋物质和热量输运提供数据支撑。

斯里兰卡是海岛型国家, 是印度洋航线关键节点, 具有重要战略地位。文章分析了斯里兰卡独特的地质构造背景, 其地形起伏剧烈, 地质灾害频发, 且抵御能力脆弱, 历史上曾发生过多起地质灾害, 造成了重大人员伤亡和经济损失。针对地质灾害频发的问题, 本文提出了在沿海城市构建综合地质灾害监测平台的紧迫性, 并且详细介绍了地质灾害监测平台建设3个阶段的布设情况, 证明监测平台具有可行性。提出了斯里兰卡地块的构造演化机制和沿海城市浅层地质结构的稳定性是迫切需要解决的两个重要科学问题。利用采集到的最新地震数据, 聚焦斯里兰卡沿海地区地质构造与速度结构研究, 结合地质灾害的时空变化特征, 制定当地的地质结构稳定性评估标准, 为区域地质灾害和风险防范提供直接科学证据。利用岩石学、地球化学、地球物理、地质定年等多学科交叉手段, 建立更为全面的地质构造演化模型。

在海洋地震勘探中, 海上风、涌浪的存在严重影响高分辨率海洋地震资料的采集质量, 进而影响数据处理和构造解释。而现有的涌浪静校正方法, 无论是模型道互相关技术、中/均值滤波技术等基于数据自身特征抑或是利用单/多波束水深数据等外部信息约束的方法, 均有其特定的适用范围与应用局限, 因此研究一种简单、快捷、高效的涌浪静校正方法具有十分重要的意义。基于以上事实, 文章提出了基于变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)的涌浪静校正技术。首先介绍了VMD的基本原理和涌浪压制的实现步骤, 接着对水平层状模型进行了合成数据试算, 最后对野外实测资料进行了涌浪压制, 并就该方法的可靠性开展了定量计算。结果表明: 无论海底地形是简单的平缓起伏还是复杂的崎岖不平, VMD方法均能够有效压制涌浪效应引起的同相轴高频抖动, 改善能量分散, 消除毛刺, 使原本混乱模糊的反射层位信息变得清晰、光滑、连续, 极大地提高了剖面分辨率及信噪比, 有效地提高了后续地层划分及剖面解释精度。

长棘海星(Acanthaster planci, Crown-of-thorns starfish, CoTS)爆发对珊瑚礁生态系统健康构成了重大威胁。人工清除被认为是解决局部长棘海星爆发最实用和有效的方法之一。目前尚不清楚将捕获的长棘海星灭活后还海对海洋环境的影响。文章通过海区模拟试验评估长棘海星煮沸灭活残骸的生态环境效应。结果表明: 长棘海星煮沸灭活后还海, 在约2d内肌肉组织完全分解, 分解后骨骼呈颗粒状。还海后的第9天, 分别释放了63.20%的碳、62.18%的氮和44.17%的磷到水体中, 使水体碳质量浓度上升(0.08±0.06)mg·L^-1、氮质量浓度上升(0.08±0.08)mg·L^-1、磷质量浓度下降0.01mg·L^-1。此外, 灭活后的长棘海星体表优势菌主要隶属于变形菌门、蓝细菌、放线菌门和拟杆菌门, 其中优势属为拟杆菌门的鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)和变形菌门的鲁杰氏菌属(Ruegeria)、Pelomonas、那托菌属(Nautella)与坚韧杆菌属(Tenacibaculum), 并与长棘海星分解具有关联作用。长棘海星煮沸灭活残骸分解速度快, 可直接释放营养物质, 灭活后的小量还海对环境没有明显的不利影响, 是一种较为经济-生态友好型的长棘海星爆发处置方式。

噬菌体与细菌宿主的相互作用对珊瑚健康和珊瑚礁稳定性具有重要影响, 也是病毒学领域的研究热点之一。为应对噬菌体的感染压力, 细菌进化出多种固有和适应性免疫系统, 其中毒素-抗毒素(toxin-antitoxin, TA)系统是重要的防御机制之一。本研究通过生物信息学分析预测, 珊瑚共附生嗜盐单胞菌Halomonas meridiana SCSIO 43005 (Hm43005)所携带的原噬菌体Phm2中的CTT34_05265和CTT34_05260基因分别编码HmHicA和HmHicB蛋白, 并通过大肠杆菌生长实验证实其构成TA系统。Pull-down和细菌双杂交实验进一步验证了HmHicA与HmHicB之间的相互作用。凝胶迁移阻滞实验(electrophoretic mobility shift assay, EMSA)和DNaseⅠ足迹实验表明, HmHicB通过特异性结合hicAB启动子-35区上游和-10区的回文序列, 发挥转录自调控功能。此外, HmHicB单独表达对宿主表现出轻微毒性, 提示抗毒素蛋白在细胞内可能具有其他调控靶点。结构分析显示, HmHicA具有核糖体非依赖性RNA切割酶活性, 而HmHicB包含N端毒素结合结构域和C端DNA结合结构域。HmHicB通过C端形成同源二聚体, 并与HmHicA以2:2的化学计量比形成复合物。HmHicA带正电荷的活性口袋与HmHicB带负电荷的毒素结合结构域之间的相互作用, 以及HmHicA His24活性位点的包埋, 可能是抗毒素抑制毒素活性的分子机制。这些研究结果为深入解析该TA系统的性质及其生理生态功能奠定了重要基础。

骨关节炎(osteoarthritis, OA)是一种慢性关节退行性疾病, 其特征是关节软骨逐渐丧失和关节结构的破坏。本文研究了海参肽在抗OA的潜在作用, 通过计算机模拟胃肠道酶解过程和在线数据库预测, 筛选出海参蛋白中的活性肽段。结合网络药理学、分子对接和量子化学计算, 虚拟筛选得出一条具有潜在抗OA活性的海参候选肽(phenylalanine-aspartic acid-proline-valine-isoleucine-glutamic acid-glutamic acid-tyrosine-histidine-asparagine-glycine-phenylalanine, FDPVIEEYHNGF)。进一步的分析揭示, 该肽可能通过调节白细胞介素-17和肿瘤坏死因子信号通路, 抑制炎症反应、胶原降解以及基质金属蛋白酶的活性, 缓解OA。海参肽可能与OA的潜在核心靶点金属蛋白酶9、白细胞介素-17受体A亚基形成氢键, 进而影响相关信号通路, 减少炎症反应, 干预细胞外基质重塑, 减轻对胶原的破坏。本研究为海参肽作为功能性食品成分应用于骨关节炎的食品开发提供了新的思路。

文章通过对琼东南盆地深水区高分辨率三维地震资料的精细解释, 在琼东南盆地东北部陆坡发现了4期块体搬运沉积复合体(mass transport complexes, MTCs): MTC1、MTC2、MTC3和MTC4。其中, MTC1、MTC2 和 MTC4 发育规模较小, 内部挤压程度低, 平均厚度130~150m; MTC3发育规模最大, 内部变形最为剧烈, 平均厚度200m。通过识别和分析MTC3内部和外部的运动学标志, 确定了其向西南方向搬运, 并将其发育过程划分为初始边坡失稳阶段、滑移阶段和流体转换阶段。根据本次识别的MTCs形态及内部结构特征, 结合研究区的构造与气候演化背景, 认为该多期次MTCs的发育受地层坡度、海平面波动和高沉积速率的共同影响, 而红河断裂带持续走滑运动是其发育的主导控制因素。具体而言, 中新世晚期(10.5Ma)以后海平面的快速降低和上升, 改变了沉积物强度和地层压力参数, 促进了MTCs的发育; 5.5Ma以来琼东南盆地的快速沉降导致可容纳空间增大、物源进积以及坡度加大等, 为多期次MTCs的形成提供了条件; 红河断裂带持续走滑运动引发的断层活动则是触发该区域多期次MTCs的主要因素。

浮游动物是海洋生态系统中重要的次级生产者, 同时也是海洋食物网和生物地球化学循环的关键环节。因其个体小、代谢快、被动漂流的生活方式等特点, 多数浮游动物可快速响应并指示海洋环境变化, 因此历来受到学界广泛关注。文章在回顾南海浮游动物科学考察的基础上, 概括了南海浮游动物的物种组成, 总结了南海典型生态区(珠江口、大亚湾、岛礁和深海)以及南海北部和南部海域的浮游动物群落特征, 阐释了季风及其驱动的海流、水团以及生境异质性等因素对浮游动物群落结构的影响。结合当前气候变化和人类活动影响背景下浮游动物研究的热点和难点, 针对性地指出了南海浮游动物研究存在的不足之处并提出相关研究展望, 以期为南海生物多样性保护、海洋生物地球化学循环研究以及海洋生物资源可持续利用等方面奠定坚实基础, 也为预测南海海洋生态系统应对气候变化的适应能力提供科学依据。

西亚地区是亚欧大陆中纬度干旱区的重要组成部分, 常年降水稀少、蒸发强烈, 生态系统脆弱, 对降水-温度耦合变化响应极为敏感。厘清西亚地区的气候变化规律, 不仅可为未来气候变化提供预测依据, 也对区域经济发展与社会稳定具有重要意义。然而, 长期以来西亚地区古气候研究相对薄弱, 气候记录稀少且存在诸多矛盾, 严重制约了对区域气候长期变化趋势的预测。本文系统梳理了过去30年西亚全新世水文气候记录, 探讨其变化模式和驱动机制。已有的孢粉记录显示, 该区域有效湿度在全新世呈持续增强趋势, 而石笋和湖泊沉积物δ¹⁸O的记录却显示全新世气候逐渐变干。整合对比西亚地区现有的气候记录, 推断石笋和湖泊次生碳酸钙的δ¹⁸O变化主要受控于水汽源区——地中海表层海水δ¹⁸O组成变化, 不能用雨量效应来解释。基于对西亚地区多源水文气候记录和指标可靠性的剖析, 本文推断, 西亚干旱地区全新世千年尺度气候条件模式与夏季太阳辐射主导的西风带强度和位置密切相关。早全新世夏季太阳辐射增强对应较高表面温度, 驱动西风环流向北移动, 导致西亚地区西风水汽输送减少, 气候干旱加剧; 然而东非季风区降雨增加导致尼罗河等河流入海水量增大, 从而引起地中海海水δ¹⁸O组成负偏, 受水汽源区δ¹⁸O变化影响, 西亚地区降水δ¹⁸O记录趋于负偏。晚全新世则呈现相反的特征。

本研究对豆荚软珊瑚(Lobophytum sp.)个体在不同水质条件下饲养1个月, 通过高通量测序技术比较分析水质变化下珊瑚共生藻、水体细菌和珊瑚共生细菌的群落结构变化特征。结果显示: 1)环境营养盐在硝态氮0~80.64μmol·L^-1、磷酸盐0~ 1.05μmol·L^-1时, 珊瑚共生藻丰富度大幅降低, 三组珊瑚共生藻均以Cladocopium属为主导优势种群(相对丰度70.25%~ 98.13%), 且该属共生藻对低营养盐耐受性较佳, 对高营养盐耐受性较差; 2)水体细菌和珊瑚共生细菌主导优势种群均为变形菌门(Proteobacteria)(相对丰度45.63%~86.55%), 在属水平上水体细菌多样性(Shannon指数4.60~4.97)高于珊瑚共生细菌多样性(Shannon指数2.58~3.81), 且两者优势菌群种类具有相对独立性; 3)共生细菌Cohaesibacter表现出较强的低营养盐耐受性, 环境营养盐降低, 其丰度显著升高, 由<3%升高至40.27%, 且该属珊瑚对共生细菌弧菌(Vibrio)具有较强的适应性(Vibrio属丰度占比23.71%时珊瑚共生体未表现出明显异常)。研究表明, 水质变化(营养盐)能够影响豆荚软珊瑚共生藻和共生细菌的种群结构, 其中珊瑚共生细菌群落结构的改变更为显著, 且相较于环境水体细菌, 环境营养盐的变动对该珊瑚共生细菌群落结构的影响更为明显。本实验旨在补充水质变化对珊瑚共生体的影响研究, 为珊瑚共生系统的稳态研究提供实验依据, 同时为制定珊瑚保育方案提供一定借鉴。