山东荣成天鹅湖是一个典型的潟湖-沙坝系统。自20世纪80年代以来, 因受人类活动的影响, 天鹅湖环境系统发生了改变, 沙坝侵蚀后退严重。研究水下岸坡的冲淤对于认识潟湖-沙坝系统演变, 以及保护天鹅湖环境具有重要意义。本文以天鹅湖东侧沙坝水下岸坡为研究区域, 基于1960年至2014年的海图资料, 采用地理信息技术, 获得了天鹅湖东侧近岸海域多年水深数据, 进而分析了1960年以来天鹅湖东侧沙坝地区的等深线变化、冲淤变化以及固定剖面的地形变化。结果表明: 1960—1980年等深线整体向海推移, 而1980—2014年等深线向海推移趋势变缓, 1960—2014年潮汐通道口门处0m等深线向岸退缩了126.70m。天鹅湖水下岸坡在1960—1980年整体处于淤积的状态, 年淤积率为3.60cm∙a^-1; 1980—2014年侵蚀面积显著增大, 且呈现冲淤相间分布的特点, 年淤积率为0.79cm·a^-1。天鹅湖沙坝水下岸坡呈现上陡下缓的形态, 且潮汐通道口门北侧比南侧更易受到侵蚀。人类活动改变了天鹅湖的环境状态, 导致了天鹅湖水下岸坡的局部侵蚀后退。

海岸线动态变化是全球变化和人类活动共同的反映。本文基于粤港澳大湾区、东京湾和旧金山湾1980—2020年7期Landsat系列遥感影像及Google Earth高分辨率影像, 利用阈值分割, 结合水体指数法、Sobel算子法, 提取各期海岸线。从长度、空间形态、结构和利用程度等多角度分析其岸线变化, 并结合地理探测器对其影响因素进行定性和定量分析。结果显示: 1) 1980—2020年间, 各湾区岸线趋于平直, 其中东京湾海岸线的年均长度变化强度最大, 为0.37%; 2) 40a间各湾区岸线的纵深变化比较稳定, 结构趋于复杂, 形态趋于分散, 其中粤港澳大湾区海岸线的分维差异最小, 形态最分散; 3) 40a间, 各湾区的自然岸线减少, 港口码头岸线和其他人工岸线长度剧烈增长, 其中粤港澳大湾区的生物岸线波动增长, 岸线利用程度指数增幅最大。本文研究结果表明, 气温、波高、潮汐和陆域面积、港口吞吐量是湾区海岸线变化的主要影响因素, 且任意两个影响因素的交互作用大于单一因素的作用。

为开展南海西沙海域海水重金属质量浓度水平测定及来源分析, 2021年12月采集了西沙海域6个站位的0 ~ 200m深度分层海水样品共24个。6个站位的温度、盐度、浊度、溶解氧、有色可溶性有机质和叶绿素的垂直剖面数据由盐温深测量系统现场测定。海水样品中的重金属质量浓度采用电感耦合等离子体-质谱仪进行测定, 各站位Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr、As、Fe、Mn的质量浓度平均值范围分别为0.22 ~ 20.79µg·L^-1、未检出~ 0.25µg·L^-1、1.90 ~ 15.90µg·L^-1、0.13 ~ 0.17µg·L^-1、0.54 ~ 1.31µg·L^-1、0.29 ~ 0.33µg·L^-1、2.93 ~ 3.17µg·L^-1、0.39 ~ 1.23µg·L^-1、0.35 ~ 1.14µg·L^-1; Hg在各站位均未检出。仅有D2 ~ D4站位的5m层海水中Cu或Zn浓度超过国家海水水质一类标准(GB 3097-1997), 重金属的水平和垂向空间分布特征受陆源输送、环境因子和人类活动等影响。主成分分析结果表明西沙海域海水中重金属主要存在3类来源: 船舶排放、陆源农业径流、陆源碎屑和工业生产排放。文章中的海水重金属质量浓度基本在南海海域前人报道值范围内, 但表层海水中Cu、Pb、Zn、Cd质量浓度与1998年南海海域背景值比较有数量级的升高, 可能反映了近年来区域日益增强的人类活动的影响。

人工岛作为一种新兴的海岸工程, 它的建设所引起的岸滩冲淤和防护问题日益受到人们的关注。本文以海南万宁市日月湾人工岛为例, 通过4期实测海滩剖面数据和多时相遥感影像, 分析了冬季波浪与人工岛联合作用对日月湾海滩冲淤变化的影响, 并结合海区波况, 探究了海滩冲淤变化机理。研究表明, 日月湾海区冬半年的平均有效波高与波浪周期明显强于夏半年, 且波浪强度整体上呈现逐年上升的趋势, 但在人工岛建设前后变化幅度较小; 人工岛建设对海滩地貌变化有强烈影响, 海滩呈现出岛后淤积而两侧侵蚀的显著特征, 岛影区海滩不断淤积, 岸线向海淤进达200m, 甚至可能与人工岛相连形成连岛沙坝, 人工岛后两侧海滩侵蚀, 岸线向陆一侧蚀退最大距离达50m; 海滩在冬季波浪和人工岛共同影响下, 岸滩自北向南依次表现为稳定、侵蚀、淤积、相对稳定、略有侵蚀或淤积、侵蚀、淤积的冲淤变化特征。

福建海坛海峡是闽江和浙闽沿岸流南下物质向兴化湾及福建中南部沿海输运的重要通道。本文运用GIS手段对海坛海峡近50a来的地形资料进行了分析研究, 研究结果表明: 1964—1975年, 闽江流域性洪水导致海坛海峡表现为较强的淤积; 1975—1990年受闽江上游水土保持和大量水库建设的影响, 海峡经历了较强的冲刷过程, 此后冲刷速率逐渐降低, 以轻微冲刷为主; 2007年以后由于大规模人工采砂影响, 海坛海峡北部出现大范围侵蚀。2007年以前, 闽江来沙量是海坛海峡地貌演变的主要控制因素, 其流域洪水、采砂和水库修建等都对海峡内的地貌演变产生直接影响; 而2007年以后, 海峡内大范围的人为采砂活动和围填海工程逐渐成为影响其地貌演变的主要因素。

广西钦州湾是中国南方重要河口型海湾, 近期在高强度人类活动影响下, 钦州湾水动力过程发生变化, 对港口航运和岸线稳定性产生影响。文章基于1985年和2020年两期岸线和水下地形数据, 采用水动力-沉积动力耦合的数值模型系统模拟了近35年工程建设和海岸围垦对钦州湾水动力和未来水下地形演变的影响。结果表明, 围填海工程略微增加了龙门水道和外湾地区的潮汐场流速, 有利于优化流路的空间分布格局; 同时, 围垦改变了潮汐不对称性分布, 变化较大区域发生在茅尾海北部、龙门水道、外湾中部和三墩公路周边, 对滩潮格局发育和局部冲淤态势产生影响; 钦州湾中部龙门水道侵蚀略微增加, 但变化范围更为集中, 外湾地区变化幅度略微减少, 变化趋势向东西两侧水道集中。总体而言, 围垦工程导致钦州湾水下地形变化趋于稳定。钦州湾围垦工程对动力地貌稳定性产生重要影响, 对维持港口航运和海岸带经济可持续性发展具有积极意义。

极端高能事件影响下的海滩动力地貌过程直接关乎岸滩稳定及海堤安全。本文基于2020年16号台风“浪卡”前后北海银滩顺直岸段的剖面高程及表层沉积物等资料, 探究了中等潮差的顺直响应台风作用的地貌变化机制。结果表明: 1) 台风后海滩地貌表现为冲流带的大型沙坝消失, 后滨沙丘-滩槽体系被削平, 滩面坡度趋于平缓。2) 银滩沉积物均以中砂、细砂和极细砂为主, 三者占比超过95%; 台风后, 高潮位带沉积物变细, 低潮位带沉积物变粗, 沙坝附近则出现粗细交错式变化; 银滩中高潮位带滩面响应台风过程的特征与强潮型海滩相似, 呈现消散型海滩的特征, 而低潮位带滩面则因大型沙坝的作用而呈现弱潮型海滩特征。3) 台风期间波浪是影响海滩的主要动力因素, 海滩地形影响了近岸水动力的表现形式, 从而改变了沉积物的粒径分布。

虫黄藻、细菌和造礁石珊瑚有着密切的共生关系, 但虫黄藻藻际细菌群落尚未得到广泛研究。本研究对5个属的6株虫黄藻进行了离体培养, 其中2株为悬浮型虫黄藻(E型), 4株为贴壁型虫黄藻(A—D型)。通过采集藻株培养物3种粒径的样本开展细菌群落分析, 分别为0.2~3μm(自由生活)、>3μm(附着于藻体或颗粒物)与Settling(沉底贴壁藻体上)。结果发现, 2种生活方式的藻株藻际细菌群落具有显著差别, 贴壁型藻株细菌群落的物种丰富度显著高于悬浮型藻株。发现7个属的细菌广泛存在于所有的藻株中, 它们代表了A—E型虫黄藻藻际细菌的核心类群。对3种粒径样本的核心细菌群落比较发现, 自由生和颗粒附着生的核心细菌群落十分相似, 但均与沉底贴壁样本差异明显。

从一块腐烂的鲸鱼骨头分离鉴定了一株真菌Penicillium sp. S2014503。利用大米固体发酵培养技术从该菌产物中获得10个化合物, 通过核磁共振波谱数据比对分析结合质谱数据分析, 手性化合物测定旋光值或者进行X-射线单晶衍射分析后将这10个化合物分别鉴定为emodin (1)、citreorosein (2)、tetrahydro altersolanol B (3)、conioxanthone A (4)、chrysogine (5)、pyramidamycin B (6)、germicidin O (7)、2-(6-hydroxy-5,7-dimethylbenzefuranone-4-yl) acetaldehyde (8)、astrophenone (9)和chenopodolans A (10)。经生物活性测试发现, 化合物1和2对藤黄微球菌具有弱的抑制活性, 化合物1、2和4对卤虫幼虫具有显著的致死毒性。此外, 化合物1是中药大黄和虎杖的主要致泻成分。文章首次报道了来源于海洋动物样品鲸鱼骨的真菌Penicillium sp.能够生产大黄素类等活性天然产物。

岬湾砂、砾质海岸是海岛、海岸带重要的旅游资源, 具有较高的社会经济和生态价值, 长期以来备受关注。本文以浙江朱家尖岛东岸的5个代表性岬湾海滩为例, 基于2019年台风季节早期、中期及晚期测量获得的海滩地形和沉积物数据, 结合海滩近岸的水动力数据, 分析了砂质海滩和砾石海滩这两种不同类型岬湾海滩的沉积地貌动态变化。结果表明, 朱家尖岛东岸5个海滩在台风季节出现了不同的体积变化, 大沙里、东沙、千沙、乌石塘和小乌石塘海滩的单宽体积变化分别为11.93m³·m^-1、-54.41m³·m^-1、-19.75m³·m^-1、2.19m³·m^-1和-1.96m³·m^-1。砾石滩较砂质海滩更为稳定, 无人类活动干扰的砂质海滩在台风季节侵蚀更少、变化更小。台风季节大沙里、东沙、千沙、乌石塘和小乌石塘海滩表层沉积物的平均粒径分别为2.47Փ、2.24Փ、2.64Փ、-5.96Փ和-6.03Փ, 粒径粗化和离岸输运是5个海滩表层沉积物在台风季节的主要表现, 砂质海滩的沉积物粒度特征变化比砾石海滩要大。沉积物粒径、台风强度及台风期间的主要波向与海滩走向之间的关系、海岸工程这3种因素都可能对海滩在台风季节的沉积地貌动态变化产生影响。本文研究结果可为台风季节的海滩管理提供参考。

基于不同时期浙江省红树林造林数据及林分生长监测, 分析浙江省红树林时空变化和区域造林生长差异。结果表明: (1)截止到2020年浙江省红树林面积总计386.77hm², 其中温州市257.01hm², 台州市129.76hm²,主要造林树种为秋茄(Kandelia obovata) (368.48hm²)和苦槛蓝(Myoporum bontioides) (18.29hm²); (2)不同时期红树林面积占现有总面积的比例分别为0.11%(2000年前)、3.72%(2000—2010年)、36.17%(2011—2015年)和59.99%(2016—2020年); (3)2000年以前和2000—2010年的秋茄平均株高分别为205.5cm和246.13cm, 林分盖度分别高达67.69%和77.90%; 2011—2015年和2016—2020年秋茄株高分别为106.63cm和50.17cm; 盖度分别为68.66%和24.56%; (4)不同区域红树林种植区滩涂沉积物中碱解氮、速效钾、有机质和含盐量存在显著性差异(P<0.05); (5)龙港市新美洲村的4年生秋茄株高显著高于树排沙岛(P<0.05), 龙湾区树排沙岛的4年生秋茄基径则显著高于乐清西门岛(P<0.05)。近年来, 浙江省红树林种植面积显著增加, 但红树林种群结构单一, 矮化为灌木群落, 并且生长发育受土壤盐度影响较大。

海参具有重要的海洋生态、食用和药用价值, 目前我国野生海参资源严重枯竭, 开展人工繁育是恢复海参种群资源的重要途径, 了解海参产卵行为的调控激素对于开发人工注射催产药剂具有十分重要的意义。文章对海参中发现的可调控海参产卵行为的激素进行了综述, 并对未来的研究进行展望, 以期为深入揭示海参产卵行为的关键机制以及开发海参的人工注射催产药剂提供参考。

调查了广东红树林区水质的时空变化, 分别采集了红树林区表层水体水样旱季30个样点(2017年10月至2018年1月)和湿季20个样点(2018年7月至8月)进行分析。利用单一营养状态指数(TSI Chl a)评价红树林水质特征和营养状态, 评价标准: 0<TSI≤30为贫营养, 30<TSI≤50为中营养, TSI>50为富营养, >70为高营养。红树林区环境参数的时空变化为: 盐度(2.15‰~27.14‰)、pH (6.18~8.65)、电导率(10.87~90.52µs·cm^-1)、浊度(0.0975~21.61FTU)、硝酸盐(0~127.2mg·L^-1)、亚硝酸盐(0~12.0mg·L^-1)、磷酸盐(0~34.5mg·L^-1)、硅酸盐(1.22~2.88mg·L^-1)和叶绿素a (0.19~38.08mg·m^-3)。聚类分析表明, 丰水期横跨雷州半岛右侧至广东沿海东部的水质相对较好, 而左侧则处于中营养化状态。同时, 在枯水期, 红树林区水质较差, 从雷州半岛周围的高中营养化状态, 到广东沿海东部的富营养化状态。主成分分析表明, 营养盐、盐度、pH、电导率(electrical conductivity, EC)和浊度对红树林区水质状况贡献显著, 进而影响红树林生态系统中藻类群落的变化。

植物根际微生物群落能够从亲本传递给子代, 从而影响植物的表型。野外调查发现, 海桑属(Sonneratia)红树植物自然杂交杂种拟海桑在野外通常比亲本生长更为强壮, 表现出极强的生存优势。为探究这一现象的原因, 本研究从根际微生物角度出发, 利用细菌16S rRNA基因高通量测序技术, 对采自海南省东寨港的三种红树植物拟海桑(S. × gulngai)及其亲本海桑(S. caseolaris)和杯萼海桑(S. alba)的根际土壤进行根际细菌群落特征分析。结果表明, 三种红树植物根际细菌群落多样性高, 种类丰富, 分属于30门242科351属, 其中变形菌门(Proteobacteria)为最优势门, 在各个样本中丰度超过40%, 子代拟海桑继承亲本的根际微生物多数都属于这一类群。研究发现, 子代拟海桑与两亲本的根际细菌类群组成在门水平存在显著差异, 其中酸杆菌门(Acidobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)在子代拟海桑中丰度分别为4.3%和6.5%, 显著高于亲本1%~2%的含量; 在亲本杯萼海桑中, 丰度高达19.8%的栖热菌门(Thermi)在子代中丰度仅有1%, 而热袍菌门(Thermotogae)(5%)甚至消失。总之, 子代拟海桑与亲本杯萼海桑的根际微生物群落组成相对于亲本海桑表现出更大的差异性。土壤理化性质分析发现, 子代拟海桑的土壤全氮(total nitrogen, TN)含量显著低于亲本, 含量相差3倍以上, 相关性分析表明, TN浓度与菌群中的浮霉菌门(Planctomycetes)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)丰度显著负相关。通过功能预测分析发现, 子代拟海桑微生物群落中与基础代谢相关的碳水化合物、氨基酸、能量以及脂质代谢相关的功能基因丰度显著都高于亲本, 表现出代谢能力的增强。本研究认为, 子代拟海桑对亲本的根际土壤微生物进行了选择性继承, 菌群组成更为合理, 在保持菌群高度多样性的同时, 一些根际促生菌的含量增加, 使菌群基础代谢能力增加, 更有利于子代拟海桑的生长。

中尺度涡蕴含海洋超过90%的动能, 显著影响海洋物质能量循环。对中尺度涡的预报是目前物理海洋学研究的热点和难点。文章基于卫星高度计观测的近30年海表面高度异常数据(sea level anomaly, SLA), 采用基于博弈思想的生成对抗网络方法(generative adversarial networks, GAN), 构建了中尺度涡预报模型, 进行了28天预报, 并采用独立样本分析了预报涡旋的空间分布、时间分布、能量强度等特征参数, 探讨影响预报结果准确性和时效性的主要因素。结果表明, 半径为100~200km的涡旋在15天左右的预报时长仍能保持较好的准确性及时效性, 误差在20%以内。该区域的平均涡动能约为0.875m²·s^-2, 其预报的均方根误差(root mean square error, RMSE)普遍介于0.02~0.04m²·s^-2。且涡旋预报结果受异常天气影响较小, 在正常天气条件和台风娜基莉条件下具有相似的预报能力。这些结果对进一步理解并应用生成对抗网络这一新方法预报海洋中尺度涡提供了参考。

本文利用1993—2020年AVISO(archiving validation and interpretation of satellite oceanographic)涡旋轨迹数据, 对比分析了太平洋边缘海域——南海与开阔海域——黑潮延伸体区中尺度涡的空间分布特征以及生命周期演化规律的异同。结果表明, 南海涡旋特性呈显著的季节性差异, 冬夏两季气旋涡(CEs, cyclonic eddies)和反气旋涡(AEs, anticyclonic eddies)极性概率分布呈现相反的“条带状”, 冬季CE强于AE, 夏季相反; 黑潮延伸体区则冬夏季均为CE强于AE, 极性概率分布无明显的季节变化。在生命周期演化上, 南海和黑潮延伸体区涡旋动能(EKE, eddy kinetic energy)演化曲线均呈现增长—稳定—衰减的特征, 且具有不对称性。南海涡旋的增长期短于衰减期, 黑潮延伸体区则为衰减期更短。南海夏季EKE曲线变化速率快于冬季, 黑潮延伸体区冬季的衰减期变化速率是夏季的1.5倍。平均传播速度演化曲线显示南海气旋涡具有先向西北随后转而向西南传播的特征, 纬向平均传播速度为3.3cm·s^-1; 黑潮延伸体区气旋涡呈现西南向传播, 反气旋涡呈现西北向传播的特征, 纬向平均速度为1.3cm·s^-1, 慢于南海涡旋。两个区域的涡旋传播速度和EKE在涡旋生命周期中的演化均存在显著的负相关。

绿色海堤是传统结构工程与海岸生态系统共同组合而成的新型海堤, 用以应对未来海面上升、风暴加剧给低地海岸防护带来的挑战。需解决的问题主要有海岸生态系统消浪过程及生态系统在海堤体系中的配置方式。理论分析、现场观测、物模数模所获结果表明, 海岸生态系统确有显著的消浪功能: 1) 陆架泥区消浪, 其机制以再悬浮和浮泥运动为主, 底部摩擦为次; 2) 潮滩下部的粉砂细砂滩底部摩擦和推移质运动共同造成波能耗散, 而上部的泥滩则以再悬浮和悬沙输运为主; 3) 在盐沼、红树林、海草床等由植被构成的生态系统, 植物通过形态阻力、茎秆运动来阻滞水流、耗散波能, 其效能高于沉积物床面对波能的耗散; 4) 生物礁主要有珊瑚礁和牡蛎礁, 其消能作用主要通过床面摩擦和波浪破碎, 效能较高, 尤其是在风暴期间。生态系统如何成为海堤的有机组成部分, 尤其是侵蚀型海岸的生态位修复和绿色海堤整体设计, 还需进一步研究相关的科学问题: 与硬质工程结合的盐沼-牡蛎礁的适应性生物学; 未来环境变化条件下生态系统的稳定性; 绿色海堤生态系统空间配置及其与风暴事件的时间尺度匹配; 基于均衡剖面理论的海堤形态优化。

南海自新生代以来发育了大量的碳酸盐岩台地和生物礁, 并普遍发生白云岩化作用, 具有广阔的油气勘探前景。文章通过开展岩相学观察、矿物学分析、常微量元素和碳氧同位素分析, 同时结合Fe组分及Fe同位素地球化学分析, 对南沙群岛南科1井白云岩的发育特征和成岩环境进行了系统研究。结果表明: 南科1井上中新统—下更新统白云岩主要形成于近地表环境中, 溶蚀孔隙发育, 残余结构明显。白云岩层中发育有多个与暴露成因有关的界面, 未发现石膏层的存在。同时, 白云岩普遍具有低Fe、Mn和Sr的特征以及与现代海水相似的REE分布模式, δ¹³C和δ¹⁸O多为正值, 但不存在相关性。整体来看, 白云岩可能形成于轻微蒸发海水的渗透回流作用, 还受到了与古气候变冷有关的海平面下降的控制。此外, 南科1井岩芯中多个层位发育铁白云石, 并且集中分布在暴露面附近。Fe组分和Fe同位素组成结果显示, 白云岩中Fe主要来源于海水中碳酸盐的沉淀, 成岩过程中基本不存在额外的陆源或热液来源的Fe混入。铁白云石主要形成于低温和浅埋藏环境中, 大气淡水对生物骨架、生物碎屑以及自生碳酸盐矿物的淋滤-溶解作用为其提供了重要的物质来源。作为生物礁体暴露地表期间的产物, 铁白云石的发育层位可能指示着低海平面时期。

热带气旋活动以及由此产生的风暴潮和强降雨对南海及周边沿海地区社会经济构成巨大威胁。对器测记录之前全新世热带气旋的研究有助于准确预测全球变暖背景下热带气旋活动的变化趋势。本文利用南沙群岛安乐礁潟湖沉积物重建了小冰期以来准年分辨率的热带气旋活动, 共识别28个风暴事件层。研究表明, 小冰期以来, 南沙群岛安乐礁热带气旋活动在年代际到百年尺度上频繁变化, 发育两个主要的风暴活跃期。在小冰期早期(AD 1471—1620)经历了最为强烈的风暴活跃期, 另一个风暴活跃期位于现代暖期的AD 1930—1960, 风暴活动虽有所加强, 但明显低于小冰期早期。与同期永暑礁重建结果的对比表明, 热带气旋活动存在明显的时空差异性, 更多来自相近区域的高分辨率风暴记录可有效降低古风暴活动重建的不确定性, 提高重建记录的准确度。

基于珠江口大万山海洋站(21°56′N, 113°43′E)观测的1974—2020年逐日平均海表温度(sea surface temperature, SST)资料, 参照世界气象组织关于海洋热浪(marine heatwave, MHW)定义、强度分类标准及全球与北半球年平均表面温度资料, 采用相关及对比方法, 分析珠江口海洋热浪的变化趋势, 结果表明: (1)近47年来珠江口每年都出现MHW事件, 平均每年出现6.5次, 最多年13次(2020年), 且每年出现次数呈上升趋势, 平均每次持续时间为11.7d, 最长62d; (2)近47年来每年珠江口的MHW日数呈显著增加趋势, 上升率为1.81d·a^-1; (3)此时期各级MHW强度的出现日数占总出现日数的比例分别为中度18.92%, 强烈53.24%, 严重24.06%, 极端3.77%; (4)珠江口MHW日数上升及出现极端MHW的主要原因可能与全球气候变暖、南海高压增强和季风减弱有关。预估未来珠江口的MHW日数还会呈现上升趋势。

波浪和潮汐作用下的海滩剖面动态变化过程是海岸演变及沿海防护工程设计与旅游资源规划的核心内容。本文以广西钦州湾沙井半岛人工海滩为研究区, 基于GPS-RTK采集的2018年1月—2019年12月的逐月剖面高程实测数据, 通过分析剖面冲淤和单宽体积变化, 利用EOF(Empirical Orthogonal Function)函数揭示剖面的高程变化模式, 进而探讨海滩剖面的动态演变过程。研究的主要结果表明: 1) 在观测期间, 人工海滩剖面的冲淤情况整体展现出冬春季淤积、夏秋季侵蚀的变化特征; 2) 人工海滩剖面因泥沙横向输移而导致不同横向分带的单宽体积变化趋势呈差异性, 不同横向分带具有侵蚀与淤积交替出现的情况; 3) 人工海滩剖面的变化模式可划分为由强降雨及台风导致剖面高程明显降低的主要模式、波潮影响下的剖面高程经历强降雨及台风后逐渐淤积和恢复的次要模式、波浪破碎形成卷流引起滩面冲淤变化的其他模式。

长棘海星(Acanthaster planci)的暴发是导致我国南海乃至印度—太平洋海域珊瑚礁退化的主要原因之一。浮游幼体的密度是决定成体种群是否暴发的重要指标, 但是由于幼体肉眼不可见且不易分辨, 常规调查和显微镜观察均无法有效检测到自然海域的长棘海星幼体, 因此迫切需要开发一种高灵敏性且特异性的长棘海星幼体检测技术。本研究针对长棘海星幼体线粒体细胞色素氧化酶亚基I(mtCOI, mitochondrial cytochrome oxidase subunit I)基因序列, 建立了基于聚合酶链式反应(PCR, polymerase chain reaction)的长棘海星幼体特异性检测技术, 并对西沙七连屿珊瑚礁海域的长棘海星幼体进行了检测。结果表明, 设计筛选的4对特异性引物均可以扩增长棘海星ApmtCOI基因片段, 且与蓝指海星(Linckia laevigata)、面包海星(Culcita novaeguineae)、粒皮海星(Choriaster granulatus)和吕宋棘海星(Echinaster luzonicus)没有交叉反应。在退火温度为58.5℃时, 引物2aooniF/2aooniR的特异性最佳, 具有较高的灵敏度, 可检测到皮克级的长棘海星基因组DNA。利用该技术检测了西沙七连屿海域长棘海星幼体分布情况, 发现10月底西沙七连屿珊瑚礁海域能检测到长棘海星幼体, 且幼体分布并不均匀。因此, 该检测技术可作为今后长棘海星幼体种群监测的有效方法。

海洋绿藻长茎葡萄蕨藻(Caulerpa lentillifera, 又名海葡萄)因具有较高经济和生态价值而备受关注, 光照和温度变化均会改变长茎葡萄蕨藻生理代谢, 最终影响其经济价值和生态功能。文章比较研究不同生长光强下(40、80、120和160 µmol·photons·m^-2·s^-1)长茎葡萄蕨藻不同部位, 即直立枝和匍匐枝的生理和生化特征, 以及其对升温(+3℃、+6℃和+9℃)的响应。结果显示, 光强由40升至120µmol·photons·m^-2·s^-1时对长茎葡萄蕨藻相对生长率(RGR)的影响不显著, 但是光强升至160µmol·photons·m^-2·s^-1时可使RGR降低49%。弱光下(40µmol·photons·m^-2·s^-1)直立枝的叶绿素(Chl a)和类胡萝卜素(Car)含量为匍匐枝的1.52和1.49倍; 直立枝的Chl a和Car含量随生长光强升高而降低, 匍匐枝随光强升高而升高, 二者蛋白含量则均随光强升高而先升高后降低。弱光下直立枝的净光合放氧速率(P_n)和呼吸速率(R_d)分别为匍匐枝的2倍和70%, 但是二者的最大光化学效率(F_V/F_M)差异不显著。光强升高提高直立枝和匍匐枝的P_n和R_d, 但对二者F_V/F_M的影响不显著。同时, 弱光下直立枝的超氧化物歧化酶(SOD)活性比匍匐枝低20%, 二者过氧化氢酶(CAT)活性差异不显著; 光强升高提高直立枝和匍匐枝的SOD活性, 降低CAT活性。研究还发现, 直立枝和匍匐枝的P_n随温度升高而降低, 但前者的降低程度即光合速率随升温的变化率随光强升高而降低, 后者的则随光强升高而升高, 可见温度升高在弱光下对长茎葡萄蕨藻直立枝的负面影响更大, 在强光下则对匍匐枝的负面影响更大。

对海南岛北部海湾研究区表层海水进行调查取样及地球化学分析测试, 查明表层海水中重金属(溶解态)As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb和Zn含量及其空间分布。基于相关性分析和因子分析明确海水中溶解态重金属来源并研究控制其分布的主要因子, 基于单因子污染指数和权重修正内梅罗污染指数评价研究区海域海水重金属污染情况。结果表明, 表层海水中As、Cd、Cu、Hg、Pb和Zn平均含量分别为0.58、0.14、8.68、0.057、2.07和26.24μg·L^-1, Cr含量低于检测限。重金属含量高值区主要分布于东寨港、铺前湾湾顶及东侧沿岸、迈雅河与道孟河河口处。南渡江入海口、如意岛周边海域和海口湾近岸海域, 表层海水清洁度高, 评价为无污染。海口港外围、迈雅河与道孟河入海口、铺前湾湾顶及东侧沿岸、木兰湾西侧, 污染程度低—中等。东寨港内部污染程度中等—严重, 其中演丰河入海口污染程度最为严重。重金属污染严重程度从大到小为Pb、Cu、Zn、Hg、Cd、As, 应将Pb、Cu和Zn同时作为今后该海域环境重点监测对象。近岸海水中重金属主要来自陆源输入, 其次为船舶污染, 同时还包括大气输入、农业和水产养殖业等污染源。高盐度低pH可促使重金属从水体悬浮颗粒中解吸释放, 此外水动力条件也是重金属分布差异性主控因素之一。

微生物固氮是红树林生态系统中氮素循环的一个关键环节, 其产生的新氮源对红树林生态系统的氮素营养供给和初级生产力的提高有着重要意义。本文聚焦红树林固氮微生物的研究历史和现状, 综述了红树林固氮微生物的群落结构、固氮速率及其测定方法, 探讨了固氮微生物在红树林生态修复中的应用及其对红树林生境的指示作用, 阐述了固氮微生物在耦合红树林碳、氮、硫元素循环的重要角色, 并展望了红树林固氮微生物的研究前景和新视角。

夜光藻是全球广泛分布的藻华种之一, 其摄食作用对浮游生物的群落结构有着重要影响。利用环境DNA技术和Spearman相关性分析, 文章研究了2021年1月中旬大亚湾夜光藻高丰度站位浮游生物的群落结构与生物相关性。结果显示, 夜光藻高丰度站位的海水温盐条件为温度 14.4~18.3℃、盐度 32.52‰~33.14‰。夜光藻丰度较高的站位中, 卡顿藻科、海链藻科等浮游植物类群的相对丰度均值为2.41%和2.23%, 明显高于其他站位的0.75%和0.62%; 同时拟哲水蚤科与长腹剑水蚤科等类群的相对丰度均值为8.22%和4.46%, 明显低于其他站位的64.13%和11.12%。结合Spearman相关性分析表明, 夜光藻丰度增加可能导致其对拟哲水蚤科等类群摄食压力增加, 拟哲水蚤科类群丰度减少降低了卡顿藻科、海链藻科、原甲藻科、隐芽藻科等浮游植物类群的摄食压力, 使其生物丰度增加; 同时夜光藻摄食压力增加使得裸甲藻科、圆筛藻科等浮游植物丰度下降。因此, 夜光藻丰度增加影响了水域中真核浮游生物群落结构。综上结果表明, 环境DNA技术有助于认识夜光藻在浮游生物群落中的生态地位, 可用于浮游生物各类群之间的关系分析。

红树林内生真菌因其高盐、高温、强光照、缺氧的生存环境而进化出独特的代谢途径, 进而产生了一大批种类丰富、结构新颖、活性显著的次生代谢产物, 使红树林来源的内生真菌次级代谢产物成为近年来的研究热点。在红树林内生真菌领域中, 曲霉和木霉属真菌是研究较多的两个属。本文对2018年1月—2022年10月红树林来源曲霉属内生真菌和2015年1月—2022年10月红树林来源木霉属内生真菌新次级代谢产物的化学结构及其生物活性研究进行综述, 按聚酮类、生物碱类、萜类、肽类与氨基酸类化合物等分别进行总结, 并提出目前研究中存在的问题, 为后续红树林内生真菌的研究提供借鉴和指导。

全面认识海底浅表层地质特征是识别和评价浅层海洋地质灾害的基础, 对海洋资源开发、海洋工程建设等有重要意义。南海东沙北部有多个油气田正在勘探开发, 但目前缺少对东沙北部海底浅表层精细地质特征的系统分析。针对南海东沙北部水深100~400m区域, 综合利用AUV(autonomous underwater vehicle)多波束、AUV浅地层剖面、二维地震、沉积物测试等数据, 识别了浅表层地质灾害因素, 并对其风险性进行了评估。调查发现, 研究区海底表层沉积物总体相对稳定, 发育有沙波、陡坎、冲沟等海底微地貌; 海底以下浅层未见浅层气, 多处发育埋藏古河道。海底沙波的形态和分布特征具有显著的空间差异, 波高大于1m的沙波主要分布于水深134~143m、168~187m、205m以深区域, 并且能够在现代动力条件下发生移动, 观测结果显示海底沙波的发育与内波过程相关。陡坎坡度超过20°, 本文认为这与贯穿浅层的断层有关。

基于弱非线性理论及再分析同化数据, 计算了苏禄—苏拉威西海冬季及夏季内孤立波动力参数, 包括内孤立波线性速度、一阶和二阶非线性参数及线性色散参数, 并研究了这些参数的时空变化特征。我们发现, 虽然苏拉威西海域受到更加显著的西北太平洋水入侵, 但苏禄海内孤立波动力参数的时空变化特征却比苏拉威西海更为显著。夏季苏禄海内孤立波线性速度总体上比冬季约大0.1m·s^-1; 与此相反, 夏季苏拉威西海内孤立波线性速度却比冬季约小0.05m·s^-1。无论是一阶或二阶非线性动力参数, 其在苏拉威西海的时空变化均比较微弱, 但在苏禄海则较为显著。苏禄海夏季一阶非线性动力参数比冬季高出约3×10^-3s^-1, 但是夏季二阶非线性动力参数却比1月份低约3×10^-5m^-1·s^-1。此外, 相比冬季, 夏季苏禄海和苏拉威西海的色散动力参数均有所减弱, 但其在苏禄海减弱的幅度更大。综上, 苏禄—苏拉威西海环流引起的水体层化最大浮力频率所在深度的时空变化是造成上述内孤立波动力参数时空变化的根本原因。

文章利用2012年冬季南海西北部的航次探空资料, 研究了寒潮过程和海洋锋面对大气波导特征演变的共同影响。文中观测发现, 航次期间的大气波导以悬空波导为主, 平均波底高度约738.64m, 平均厚度约185.17m, 平均强度10.21M单位。观测前期, 天气形势稳定, 东北季风较弱, 在锋面暖水区一侧的悬空波导较为深厚, 且高度较低。其主要成因是大气边界层顶部925hPa至850hPa高度左右存在深厚的逆温层, 且具有显著的日变化特征。航次中期的寒潮过程导致东北季风大幅增强, 使得大气边界层顶部的逆温层被破坏, 从而导致悬空波导显著变薄变弱。而锋面冷水区一侧, 低水温抑制湍流发展导致大气修正折射率(M)的负梯度扰动较弱, 较难形成稳定且有一定强度的波导层, 且无显著日变化。但当东南暖湿气流覆盖锋面冷水区上空时, 容易形成较稳定的表面波导。

在南海三亚湾南部部署了长期监测站位, 于2020年4—10月、2021年12月—2022年2月等时段开展了覆盖4个季节的海浪观测。在观测数据的基础上, 对该海域波浪要素的基本统计规律及其对台风过程的响应特征开展了系统的分析。结果显示, 观测站位处的海浪受风场、地形、岸线和潮流动力等局地因素影响明显, 呈现近岸浪特征。由于受到水下地形的削弱和岸线边界的诱导, 站位处波浪长期维持向北传播, 波高和波周期均相对较小, 其中有效波高和平均周期在大部分时间内分别低于1m和4s。由于受到潮流和海陆风等动力因素的影响, 波高呈现强烈的日变化特征, 在与流向相反(相同)时, 波高和波陡均明显上升(下降); 在同向较强风速的作用下, 波高和波陡亦明显上升。站位波浪要素对台风过程有着显著的响应, 在潮流的协同作用下, 波高显著上升。当台风过程离站位较近时, 波浪能量的频率分布向低频段加强的同时, 也向高频段扩展, 且方向分布发生明显改变; 如果路径离站位距离较远, 则波浪能量主要通过涌浪的形式传至站位, 能量分布主要向低频扩展而方向分布基本不变。

海水温度是控制珊瑚生长的关键环境因素之一, 随着全球气候变暖, 海温持续升高已成为珊瑚生长面临的全球性威胁。文章对采自中沙环礁中北暗沙水深约16m的澄黄滨珊瑚岩心样品开展了生长率分析, 揭示出中沙环礁滨珊瑚近165年来的生长历史及变化规律; 并通过与西沙群岛永兴岛滨珊瑚生长率的对比, 探讨了南海中部滨珊瑚生长的区域差异及其对海温升高的响应关系。过去100多年来中北暗沙和永兴岛海区的平均海温分别为(27.4±0.37)℃和(27.09±0.36)℃, 两个海区的海温均呈线性升高趋势, 升温速率一致, 约为0.43℃·ha^-1。过去100多年间中北暗沙和永兴岛滨珊瑚的平均生长率分别为(0.70±0.16)cm·a^-1和(1.19±0.16)cm·a^-1, 但中北暗沙滨珊瑚生长率呈线性下降趋势, 下降速率约为9.4%·ha^-1; 而永兴岛滨珊瑚生长率呈线性上升趋势, 增长速率约为10.9%·ha^-1。过去100多年间两个礁区的滨珊瑚生长率均存在年代际波动, 大致与海温的年代际波动对应。两个礁区滨珊瑚生长率与海温在趋势上呈现非线性响应关系, 存在滨珊瑚生长的最适宜温度约为27.25℃, 过去100多年来中北暗沙海域海温的增温趋势已经超出了滨珊瑚生长的适宜海温范围, 限制了滨珊瑚的生长趋势, 而永兴岛海域海温仍适宜滨珊瑚的生长。在年代际波动上两个礁区滨珊瑚生长率与海温存在线性正相关关系, 海温的年代际增温有利于滨珊瑚生长。在南海未来持续海水升温的情况下, 中北暗沙珊瑚生长的下降趋势将会进一步加剧, 并将严重威胁中沙珊瑚礁生态系统的维持和发展。

本研究以88种受胁鱼类为研究对象, 基于公开数据和最大熵模型(maximum entropy models, MaxEnt)预测其空间分布规律, 进而对东海及其邻近海域开展系统的保护空缺分析, 并提出了相应的规划建议。研究结果表明, 东海及邻近海域受胁鱼类的热点区面积为1.58×10¹¹m², 主要分布于长江口以南的近海和台湾海峡海域, 其中前10%热点区域面积为5.68×10¹⁰m², 主要分布在台湾岛近岸、澎湖列岛邻近海域、福建和广东沿岸海域。对其分布规律的进一步探究发现, 目前东海受胁鱼类的分布可分为6个区域, 而已有保护区主要集中在I区和Ⅳ区中, Ⅱ区和Ⅲ区则尚未设置任何相关的保护区, 并且大部分受胁鱼类的栖息地均未受到有效保护。本研究结果将为东海及其邻近海域生物多样性保护策略的升级与优化提供科学支撑。

为阐明粤港澳大湾区近海水文动力和人为活动引起的环境变化对浮游动物群落结构的影响, 于2019年7月(夏季)和2020年12月(冬季)在粤港澳大湾区近海珠江口、大亚湾、黄茅海三个断面进行浮游动物采样, 比较分析中小型浮游动物的群落特征, 并探讨引起其季节和区域差异的影响因素。调查海域共鉴定中小型浮游动物211种(包括浮游幼虫), 其中桡足类占总种数的42.18%, 浮游动物的多样性、丰度呈现明显的季节和区域差异。浮游动物种数和平均丰度均为夏季高于冬季, 远岸海域物种多样性高于近岸。浮游动物丰度高值区在两个季节均位于珠江口咸淡水交汇区域; 夏季河口水域的平均丰度高于大亚湾水域的, 冬季丰度分布无明显差异。聚类分析结果显示, 调查海域夏季整体分为河口、海湾、远岸3个类群, 珠江口水域受径流影响较大, 与大亚湾之间群落结构差异明显; 而冬季河口与海湾近岸水域群落结构差异不明显。强额孔雀哲水蚤(Parvocalanus crassirostris)、短角长腹剑水蚤(Oithona brevicornis)在夏季和冬季均为优势种, 厦门矮隆哲水蚤(Bestiolina amoyensis)、中华异水蚤(Acartiella sinensis)、简长腹剑水蚤(Oithona simplex)等为夏季优势种, 小拟哲水蚤(Paracalanus parvus)等为冬季优势种。Pearson相关性分析与冗余分析表明大湾区近海浮游动物丰度与温度、盐度、叶绿素a浓度及营养物质的关系存在种间、季节和区域差异, 表明湾区复杂的水体环境条件对中小型浮游动物群落结构存在潜在影响。

本文利用2010—2019年东印度洋海洋学综合科学考察基金委共享航次数据、Argo(array for real-time geostrophic oceanography)和简单海洋再分析数据(simple ocean data assimilation, SODA), 研究了赤道东印度洋次表层高盐水(subsurface high salinity water, SHSW)的年际变化, 并探讨了其形成机制。仅限于春季的观测资料显示, 来自阿拉伯海的高盐水位于东印度洋赤道断面次表层70~130m深度处, 且具有显著的年际变化。基于月平均SODA资料的研究结果表明, 不同时期SHSW盐度异常的变化趋势存在显著差异, 2010—2015年趋势比较稳定, 而2016—2019年则呈现出显著的上升趋势。通过对SHSW的回归分析表明, 风场和次表层纬向流是控制该高盐水年际变化的主要因子。进一步的分析表明, 赤道印度洋的东风异常导致水体向西堆积, 产生东向压强梯度力, 进而激发出次表层异常东向流, 最终引起SHSW盐度异常升高。此动力关联在印度洋偶极子事件中尤为显著, 这进一步反映了赤道东印度洋SHSW的年际变化受到印度洋偶极子的调制。

研究了四种红树植物红海榄、秋茄、木榄、角果木幼苗在不同浓度重金属水溶液胁迫28天后的生理生化指标变化特征，包括可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）、过氧化物酶（peroxidase, POD）活性和氧化损伤标志物丙二醛（malondialdehyde, MDA）含量。研究结果表明四种植物叶片内的SOD、POD活性均呈现出先升高后下降趋势，10倍重金属水溶液中的红海榄，5倍重金属水溶液中的秋茄和木榄，以及1倍重金属水溶液中的角果木具有较好的抗氧化酶活性，能有效清除活性氧，减小氧化损伤。在同等浓度重金属水溶液处理下，MDA含量结果显示红海榄受损程度最轻，秋茄、木榄受损程度居中，角果木受损程度最重。红海榄抗重金属胁迫能力强于秋茄、木榄，角果木抗重金属能力最弱。上述四种红树植物对重金属的抗性结果说明红树科植物具有较强的抗污染能力，这对于我国红树林生态修复与保护具有重要的指导意义。

珠江口沿岸风暴潮灾害频发, 且受台风影响显著。本研究对珠江口赤湾站近30 a(1990—2019)的极端增水进行了分析。结果显示: 近年来该区域年平均增水没有显著变化, 但极端风暴增水( 99.9%分位数)强度显著增强(1.62cm·a^-1), 意味着极端风暴潮灾害强度不断变大; 在这30a里, 有20a的年最大增水发生于台风期间(占66.7%), 2018年超强台风“山竹”引起的增水峰值达254cm, 为近30a最大的风暴潮灾害事件; 增水对台风的最大响应距离约为500~800km。在台风影响范围内, 增水强度与台风强度呈近似的线性关系, 与距台风中心距离则呈指数关系。分别利用台风强度的不同指标(台风中心最低气压、最大风速和最大风速半径), 结合观测站距台风中心的距离, 对增水进行拟合, 发现风速与距离组合对风暴增水的刻画效果最好[S_w=3.23e^-0.0036D×(Γ_w-3.90)+4.48, R²=0.78, RMSE=9.69cm]。这些研究结果可提升对珠江口风暴潮灾害的认识, 为台风风暴潮模拟提供验证资料, 并为风暴潮灾害风险评估与应对决策提供参考依据。

文章研究了温度升高对一种造礁石珊瑚——丛生盔形珊瑚(Galaxea fascicularis)的两种形态型(H和S型)代谢和共生藻光合生理的影响。研究显示H型和S型对升温的生理响应差异明显: 在虫黄藻水平上, H型丢失了大量的虫黄藻, 减轻了共生体呼吸代谢的负荷; S型中虫黄藻数目尚可维持共生体呼吸代谢的需求, 同时提高叶绿素b含量增强光的吸收。在宿主水平上, H型充分利用虫黄藻输送的营养物质, 并通过异养摄食补偿能量消耗; S型宿主所储存的营养物质可以协助共生体适应热环境。结果表明, 丛生盔形珊瑚两种形态型通过不同的能量利用方式适应环境的变化, H型倾向于维持共生体的代谢平衡, 而S型倾向于提高共生藻的能量分配。

本文利用现场观测资料和卫星遥感数据, 并结合ROMS(regional ocean modeling system)数值模拟对南海北部粤东陆架的锋面特征及其影响因素进行探讨。观测结果显示, 夏季南海北部陆架存在活跃的上升流温度锋面, 其水平尺度约为50km, 强度达到0.06℃∙km^-1, 大于同时期卫星遥感观测结果, 垂向影响深度超过20m, 且具有一阶理查森数(Richardson number, Ri)的典型动力学特征。进一步的ROMS 模式诊断分析结果显示, 锋面处水平梯度增强, 且动力学上表现出一阶Ri数, 为锋面不稳定的发生提供了有利条件。高分辨率模拟结果显示, 在夏季西南风的驱动下, 沿锋面地转流方向的风应力引起的跨陆架Ekman输运将锋面处冷水向暖水运移, 导致水平浮力梯度和锋面强度增强并形成负Ertel位涡(Ertel potential vorticity, EPV)。因此, 夏季风场强迫引起的Ekman浮力通量(Ekman buoyancy flux, EBF)可能是南海北部锋面不稳定现象的主要贡献者, 对局地动力环境有重要影响。

珊瑚礁生态系统是海洋生态系统的重要组成部分, 在维持海洋生态平衡和生物多样性上扮演着重要角色。本文通过文献检索手段, 归纳了当前国际和国内珊瑚礁生态学领域的发展现状。国际上关注的主要方面包括全球变化与珊瑚礁生态系统、珊瑚共生关系的建立与维持、珊瑚礁生物系统发育与进化、珊瑚礁生物多样性及其物种分布格局、珊瑚礁生态系统保护与管理等; 国内关注的主要方面包括全球变化与珊瑚礁生态系统、全球变化背景下的珊瑚-虫黄藻共生体、珊瑚共生关系多样性、人类活动与南海珊瑚礁生态系统、珊瑚礁生物多样性及其群落格局等。珊瑚礁生态学研究的未来发展趋势将更加注重全球变化背景下的珊瑚与珊瑚礁生态系统、珊瑚共生机制、边缘珊瑚礁以及珊瑚礁保护与修复。未来我国珊瑚礁生态学研究需提升全球视野, 加强国内与国际合作, 深入机制挖掘, 完善系统研究, 增强珊瑚礁保护与修复研究。