本文研究夏季珠江口透明胞外聚合颗粒物(TEP)含量以及分布特征。结果表明, 珠江口TEP含量(以黄原胶物质的量计算, 下同)范围在85.0—1234.9μg•L?1之间, 平均值为690.9μg•L?1。表层和底层TEP均值分别为562.3μg•L?1和778.2μg•L?1, 大部分站位表层TEP含量略低于底层。TEP在表层分布自上游至下游逐渐递增, 而向外海以及入海口东西两侧延伸逐渐降低。内河口为底层TEP含量高值区, 虎门附近S3站TEP含量最高。TEP与不同粒径浮游植物叶绿素a的相关性分析表明微型浮游植物(粒径3—20µm)可能对珠江口TEP贡献较大。珠江口TEP/Chl a比值与活性硅酸盐、硝酸盐、铵盐和总磷浓度呈现负相关性; 表层TEP/Chl a比值与盐度呈现正相关性, 这表明盐度和营养盐可能是影响TEP含量的重要因素。

红树林是以红树植物为主体的常绿灌木或乔木组成的潮滩湿地木本植物群落, 具有“四高”特性(高生产力、高归还率、高分解率和高抗逆性)的典型海洋生态系统; 目前, 全球约有红树林1700万公顷, 主要分布在南北半球25℃等温线内。红树林生态系统的净初级生产力高达2000gC·m^-2·a^-1, 具有高强度的物质循环、能量流动以及丰富的生物多样性, 对热带、亚热带海洋生态系统的维持与发展起到关键作用, 并在全球变化过程中扮演着十分重要的角色。近30年来, 全球气候变化已引起了国内外学者的极大关注。红树林生态系统位于热带、亚热带海岸潮间带, 是一个脆弱的、敏感的生态系统, 也是首先受全球气候变化影响的典型海洋生态系统之一。作为全球海岸带地区应对全球气候变化最为重要的生态屏障之一, 气候变化将严重影响着全球红树林的生存和分布方式。本文将从全球变暖、海平面上升、大气中CO₂浓度的增加和极端天气4个主要方面, 揭示全球气候变化对红树林生态系统的影响与变化特征, 阐述红树林对全球变暖、海平面上升、大气中CO₂浓度增加和极端天气响应与适应的生态学机制, 并简要概述了红树林在减缓全球气候变化危害中的重要作用。全球气候变化也将为红树林的研究、保护和发展带来机遇与挑战。

海洋科学是一门依赖于观测的学科, 而卫星是海洋研究的重要观测平台之一, 海洋卫星数据在海洋科学研究中具有重要的意义。21世纪初以来, 我国陆续发射了多颗专门用于海洋观测的卫星, 初步拥有自主海洋卫星全球观测网络。本文针对国内外海洋卫星资源基本情况, 总结了我国海洋卫星数据应用发展现状, 特别是海洋卫星数据接收、处理、管理、应用等方面的情况, 并分析、探讨了我国海洋科学研究对卫星数据的需求, 以及我国海洋卫星数据科学应用存在的问题和发展策略。

滤食性浮游被囊动物在开阔大洋和沿海海域中大量存在, 通过黏液网来大量过滤海水浓缩食物颗粒以供种群快速增殖, 是生物碳泵的关键组成, 对海洋生物地球化学循环和生态系统能量流动均有重要意义。文章从浮游被囊动物生物学特征、植食性滤食作用、生活史特异性等方面综合论述了国内外关于浮游被囊动物在摄食海洋微型生物、调节海洋生物碳泵(biological carbon pump, BCP)和改变微型生物群落结构以及联系深海食物网等方面的作用。概括了国内外影响浮游被囊类暴发的食物因素、生活史特征、海洋动力过程及气候变化等相关研究进展。浮游被囊动物通过黏液过滤打包真光层微型生物, 产生的粪便球和胶质死体快速沉降而输出成为胶质碳泵, 从而增加BCP效率, 改变微型生物碳循环途径; 作为上层海洋生态系统与深海生态系统的媒介, 胶质坠落在深海群落和底栖动物食物网中扮演重要作用。文章最后总结了其他胶质碳泵的相关研究进展, 并提出在全球变化背景下, 未来的研究应该更多地着眼于动力过程对不同生活史阶段浮游被囊动物的垂直移动和集群的影响, 并将过滤摄食对微生物群落影响及繁殖策略响应与海洋物理、化学和生物环境多维度联系起来, 全面解释浮游被囊类暴发的内在和外在机制, 有助于准确评估海洋被囊类胶质碳泵效率及其对全球变化的响应。

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。

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。

氧化还原敏感元素(Mo、U、V、Re、Ni、Co、Cr)已被广泛用于判别沉积环境的氧化还原状态, 以及计算上覆水体和大气层中的氧气浓度。然而海底冷泉活动由于微生物作用形成的硫化氢可以导致这些元素指示的氧化还原信号发生变化和模糊, 进而影响氧化还原状态判别的有效性。文章通过对南海活动冷泉F站位海底3根插管沉积物的氧化还原敏感元素地球化学特征分析, 发现冷泉活动区海底沉积物相比正常海底环境普遍表现为较高的Mo含量, 并指示孔隙水为硫化环境, 表明甲烷厌氧氧化作用形成的硫化氢对沉积物中Mo富集具有促进作用。冷泉沉积物的U/Th、V/Cr和Ni/Co显示底层海水具有较高的氧浓度, 与正常海底特征相一致。但是V/(V+Ni ) > 0.7指示了沉积物形成时的环境缺氧, 可能与陆源碎屑中较低的Ni含量有关。冷泉沉积物Re/Mo比值接近现代海水值, 与现代海洋硫化盆地的特征类似, 指示了冷泉附近海洋硫化分层特征。因此冷泉活动区海底沉积物的Re和Mo容易受到甲烷渗漏的影响, 不能可靠指示真实的氧化还原状态。

吕宋海峡处涡致输运显著影响南海北部的热盐平衡。本文利用1993—2018年间的AVISO卫星数据, 识别和筛选了南海北部76个黑潮脱落反气旋涡、46个黑潮伴生气旋涡、29个南海局地反气旋涡和40个南海局地气旋涡。分析发现, 四类涡旋的平均非线性系数均远大于1, 证实了筛选涡旋具有黑潮高盐水输运能力。涡旋传播路径受南海北部地形影响, 在西向传播过程中向西南向偏移。相较于气旋涡, 反气旋涡形成之后向南海北部移动了更远的距离。涡旋多形成于吕宋海峡中部, 而随着纬度的升高或降低, 形成概率逐渐减小。脱落(伴生)涡旋多形成于秋冬两季而夏季最少, 以反气旋涡居多, 平均每月反气旋涡要比气旋涡多2.5个; 年平均脱落(伴生)涡旋数目约为4.6, 且气旋涡并不是每年都形成。整体上, El Niño事件通过影响黑潮路径而使得黑潮脱落或伴生的涡旋数目增多。

随着海洋塑料垃圾的不断增多, 海洋微塑料作为一种新型的海洋污染物逐渐受到重视。目前关于微塑料来源分布及分析方法的认识较为普遍, 大部分研究注重于海洋生物误食微塑料、微塑料吸附及释放有毒物质的环境及生态效应, 而微塑料作为微生物、附生动植物的载体作用仍有待研究。文章综述了微塑料作为生物载体的三个作用: 1) 聚集作用。微塑料表面易覆盖生物膜形成微型生物群落, 为基因水平移动提供场所, 可能引发致病基因、抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, 简称ARGs)的转化、转导。2) 扩散作用。来源于污水的微塑料上可能附着生长着有害藻种、致病菌耐药菌或其他生物, 随水流移动到适宜区域, 可能引发赤潮或导致致病菌及耐药菌的传播扩散, 形成生物入侵。3) 首次提出微塑料的“捕食增强作用”概念, 即有机物、营养盐、生物群落聚集在微塑料颗粒上可提高捕食者的捕食效率, 从而促进海洋动物摄食微塑料, 进而加剧微塑料颗粒对海洋生物的毒理病理作用。文章着重阐述了“微塑料+生物”的生态效应。

本研究于2016年11月在福建东山湾海域采集了表层沉积物, 对沉积物中甲藻孢囊的分布规律进行了研究, 重点揭示了有毒有害甲藻孢囊的分布; 同时测定了沉积物中生源要素含量, 以揭示孢囊分布与生源要素的关系。共鉴定甲藻孢囊22种, 包括自养型14种和异养型8种, 优势种为原多甲藻孢囊。孢囊的种类多样性指数(H')偏低, 为1.70~2.38之间; 均匀度指数(J)为0.64~0.84。孢囊密度介于70.6~136.4个·g^-1, 平均为107.2个·g^-1, 在漳江口和八尺门海域较低。东山湾表层沉积物中较高的异养型甲藻孢囊百分含量(平均75.5%)在一定程度上说明了水体中较高的初级生产力及富营养化水平。值得注意的是, 本研究分析鉴定出7种有毒有害甲藻的孢囊, 包括麻痹性贝类毒素(paralytic shellfish toxin, PSP)原因种奥氏亚历山大藻(Alexandrium ostenfeldii)和链状/塔玛亚历山大藻(Alexandrium catenella/tamarense)孢囊复合体、虾夷扇贝毒素(yessotoxin, YTX)原因种具刺膝沟藻(Gonyaulax spinifera)、环胺藻毒素(azaspiracid, AZP)潜在原因种环胺藻(Azadinium sp)、产生鱼毒素的哈曼褐多沟藻(Polykrikos hartmannii)以及赤潮藻类Barrufeta bravensis和锥状斯氏藻(Scrippsiella acuminate)。整体来说, 这些有毒有害藻类的孢囊密度较低, 但具刺膝沟藻在某些站位的高密度出现需引起关注。

人工礁是一类人为放置在海底的结构物, 以模拟实现天然礁石的某些特性, 具有加强渔业资源增殖、促进海洋生境修复和支持滨海娱乐休闲等功能。其起源可追溯到数千年前, 但关于人工礁的系统性研究和应用是自20世纪开始的。近年来, 随着人工礁的研究热度与日俱增, 大量的新材料、新结构、新方法和新应用被提出和实践。通过回顾国内外关于人工礁的研究进展, 从人工礁的设计、研究及应用三个方面对当前该领域的现状进行综述, 并对今后人工礁的研究和应用方向进行展望, 旨在为国内人工礁方面的相关工作提供一定的借鉴和参考。

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。

2007年8月10—29日对南海北部41个站位进行了浮游植物群落结构的调查。调查结果表明, 共发现浮游植物5门80属216种(包括变种、变形、未定种), 调查期间南海浮游植物以硅藻为主, 占所有物种数的64.81%, 占总浮游植物细胞丰度的89.11%; 甲藻次之, 占所有物种数的30.56%, 占总浮游植物细胞丰度的10.62%; 蓝藻门的红海束毛藻Trichodesmium erythraeum在许多站位也占有相当的比例。绿藻和一些淡水的蓝藻只在珠江口附近的站位才被检出。主要优势种为海链藻Thalassiosira sp.、菱形海线藻Thalassionema nitzschioides、中肋骨条藻Skeletonema costatum、微小原甲藻Prorocentrum minimum和裸甲藻Gymnodinium sp.。从平面分布来看, 南海北部在珠江口外围和台湾浅滩海域存在2个浮游植物丰度高值区。表层和次表层浮游植物的平面分布格局差异很大, 表层浮游植物的丰度平均为25.21×103个•L?1, 高值区在珠江口附近海域; 次表层浮游植物丰度平均为9×103个•L?1, 高值区在台湾浅滩海域。调查区域的浅水站位(<200m)的浮游植物丰度远高于深水站位(>200m)。从垂直分布来看, 浮游植物的细胞丰度基本上自上而下随水深的增加而逐渐降低, 最大丰度在10m水层。深水站位与浅水站位的浮游植物垂直分布结构有很大的差异。硅藻类在浅水站位中基本随深度的增加而减少, 但在10m处出现最大值; 而在深水站位则存在次表层(75m)最大值的现象。甲藻类在浅水站位中随深度增加显著减少, 而在深水站位的75m以上其分布比较均匀。越靠近外海, 浮游植物中硅藻所占的比例越小, 硅甲藻比率大的海区一般具有高的生产力和较高的浮游植物丰度。调查海区表层和次表层的浮游植物Shannon-Wiener指数的平均分别为2.8和3.0, 生物多样性高的区域分别位于珠江口、粤东近海和海南的东部近海, 浅水站位的浮游植物多样性指数远高于深水站位。

本文基于卫星遥感资料和高分辨率ROMS(Regional Ocean Modeling System)数值模拟结果, 对黑潮延伸体海域典型中尺度涡旋的次中尺度特征进行了探讨。卫星观测和模拟结果显示, 黑潮延伸体涡旋海域伴随着活跃的次中尺度现象。涡旋演变与多尺度能量分析结果表明, 涡旋海域次中尺度动能的强弱与涡旋海域地转流动能有着密切联系, 锋生可能是涡旋边缘次中尺度动能增强的重要机制。次中尺度现象在中尺度涡旋海域具有沿地转流方向的复杂涡丝状结构特征, 意味着涡旋边缘较强的水平浮力梯度和地转流侧向剪切为次中尺度过程形成与发展提供了有利条件。此外, 垂向结构分析表明, 次中尺度过程能引起较大的垂向速度, 最大可达100m·day^-1, 该垂向速度可以影响至混合层下200m深度处, 对海洋内部的垂向物质能量交换、海—气相互作用等有着重要的影响。

为了解“海马”冷泉区浮游动物的垂直分布以及冷泉活动可能对上方浮游动物群落产生的影响, 2020年9月在“海马”冷泉区的5个调查站位使用浮游生物分层拖网对1250m以浅的浮游动物垂直分布进行了调查。使用浮游动物图像扫描系统(ZooScan)对不同水层的浮游动物样品进行了分析, 获取了浮游动物的丰度、生物量和粒径谱的垂直分布特征。结果显示: 浮游动物丰度和生物量主要集中在0 ~ 100m水层, 低于100m后, 浮游动物的丰度和生物量随着水深增加均快速下降, 在1000 ~ 1250m水层平均分别仅为8.33个·m^-3和12.10mm³·m^-3。 总体看来, 桡足类是各水层浮游动物的优势类群, 胶质类浮游动物在深层中的占比上升。“海马”冷泉区不同站位和水层标准化生物量谱斜率的变动范围为-0.94 ~ -0.57, 截距的变化范围为-2.10 ~ 5.94。从表层到底层, 浮游动物标准化生物量谱基本呈现斜率逐渐增大而截距逐渐减小的趋势。这反映了浮游生态系统的生产力水平从表到底逐渐下降, 但浮游食物网的能量传递效率逐渐增加。甲烷气体渗漏强度最大的ROV1站位在1000 ~ 1250m水层表现出异常的粒径谱特征, 生物量谱的斜率a显著低于同水层其他站位, 同时在600 ~ 800m水层出现浮游动物丰度的相对高值, 推测该站位的浮游动物群落结构可能受到冷泉区甲烷渗漏的影响。

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。

定量分析了2006年6月、2007年8月和2008年2月采自南海北部大亚湾海域的共8科、13属、23种 170个石珊瑚样品的共生虫黄藻密度, 探讨了石珊瑚共生虫黄藻密度的季节变化及其与珊瑚白化的关系。结果显示, 所有珊瑚种属的共生虫黄藻密度都显示出明显的季节性波动, 总体上夏季低、冬季高(约为夏季的2倍), 是海表水温和太阳辐射协同作用的结果。夏季大规模的珊瑚白化(热白化)可能是珊瑚共生虫黄藻密度逐渐降低(排出)到一定阈值的外观表征, 而非突发的生态现象; 冬季珊瑚白化(冷白化)则可能是极端低温直接致珊瑚死亡, 进而快速排出虫黄藻的突发现象; 高共生虫黄藻密度对冬季低温乃至极端低温条件下的珊瑚生存起到一定的保护作用。

近年来, 随着海砂资源需求激增和勘查开发快速发展, 解决海砂调查研究领域中海砂命名混乱的问题迫在眉睫。本文在总结多年海砂调查经验和前人研究成果的基础上, 分析对比已有粒级划分标准和沉积物命名方法的特点, 提出一套适用于海砂的粒级划分标准和命名方法。基于伍登-温特沃斯(Udden-Wentworth)等比制φ值粒级标准, 提出将海砂沉积物粒级划分为砾(>2mm)、砂(2~0.063mm)和泥(<0.063mm)3大类, 二级细分为9小类; 基于优势粒级法思想, 将砾、砂和泥作为三个分类端元, 提出“砾-砂-泥三角图解+砂、砾质沉积物细分命名”的海砂沉积物分类方案, 体现了“对砂、砾质沉积物细化其名, 对泥质沉积物简化其名”的思想。该命名方法直观地反映了海砂的粒级组成和含量, 同时较好地兼顾了海砂命名的沉积学涵义和实际应用需求。

以自然种群高程分布为根据, 选择对潮汐浸泡耐性存在一定差异的白骨壤(Avicennia marina)、桐花树(Aegiceras corniculatum)和木榄(Bruguiera gymnorrhiza)为实验树种。对3种红树幼苗进行为期0d、1d、3d、5d、7d、14d的水淹处理, 测定其根部组织的过氧化物酶(peroxidase, POD)活性、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性、抗坏血酸氧化酶(ascorbic acid oxidase, APX)活性和过氧化氢酶(catalase, CAT)活性。水淹处理会导致植物根部组织受低氧胁迫从而破坏活性氧(reactive oxygen species, ROS)生产和消除的平衡, ROS大量累积给植物带来氧化损伤。实验测定与清除ROS有关的酶指标, 结果表明POD活性在1d至14d的水淹周期内随时间呈现上升趋势, 这可能与POD参与活性氧以及乙醇、乳酸等有毒物质的反应有关。CAT、SOD、APX活性均呈现应激上升后下降趋势, 由此推断该系列抗氧化酶在水淹胁迫发生前中期对消除红树植物根部组织大量产生的活性氧具有重要意义。抗氧化酶系在3种红树植物中的表达存在一定差异, 但整体仍呈相似的变化趋势。通过层次聚类法对各项酶活性指标分析后发现, 白骨壤抗氧化酶系的活性模式与木榄和桐花树的存在一定差异, 但没有发现木榄与桐花树抗氧化酶系统表达模式的明显差异。本研究旨在更好地了解红树林对水淹胁迫的生理适应机制, 为红树林生态系统保护与管理提供理论依据。

本文利用虎红染色和传统形态分析方法, 首次揭示了孟加拉湾中部0~2600m水深放射虫类群(多囊虫、等辐骨虫、列足虫和稀孔虫)的垂向变化特征。多囊虫可生活于全水深, 丰度最高值在叶绿素最大值层, 表明大部分多囊虫偏好光线充足和营养丰富的水体环境; 在阿拉伯海高盐水入侵影响的中深层水体(200~1000m)中, 多囊虫活体群和残骸群的丰度变化平稳, 反映出其偏好高盐环境(>34.5‰); 1000~2000m水层中活体群未增加, 但其残骸群的丰度明显升高, 推测取样期间1000~2000m水深处可能存在横向搬运现象。等辐骨虫活体丰度最高值出现在50~100m, 100~200m深度急剧下降, 在200~2600m水深则几乎缺失; 0~200m残骸体数量极低, 表明等辐骨虫偏好光线充足、营养丰富的环境, 其在约100m深发生大量溶解。印度棒矛虫(新种)(Sticholonche indicum sp. nov.)被描记, 其形态不同于其他棒矛虫种, 具有明显更长的船桨状轴足, 其活体峰值位于200~300m, 偏好中等温度、高盐的环境, 且不受低含氧量的限制。稀孔虫主要生活于50m以深, 高峰值出现在200~300m, 300~2600m少量存在, 其残骸群在0~2600m都处于极低值, 反映出低氧含量对稀孔虫影响不明显, 而且部分稀孔虫物种不受低温限制, 可生存于深水中。可见, 浮游动物多囊虫、等辐骨虫、列足虫和稀孔虫具有显著不同的垂直分布与环境适应特征, 本研究有助于理解海洋生态系统的物质循环和环境变化。

旅游业为海岛带来可观经济效益的同时, 人类活动也导致水体生态环境恶化, 如水体富营养化加剧、赤潮频发等。文章通过对珠江口东南部典型海岛——庙湾岛和外伶仃岛周边水域丰水期和枯水期现场环境数据与浮游植物分布特征的对比研究, 分析珠江径流等自然因素以及人类活动对河口天然海岛周边水体生态的潜在影响。枯水期外伶仃岛和庙湾岛周边水域海水分别镜检鉴定出76种和74种浮游植物, 两个海岛浮游植物平均细胞密度分别为2.62×10⁴个·L^-1和2.08×10⁴个·L^-1; 丰水期则分别鉴定出38种和47种浮游植物, 平均细胞密度分别为52.91×10⁴个·L^-1和170.57× 10⁴个·L^-1。在外伶仃岛和庙湾岛, 丰水期中肋骨条藻(Skeletonema coatatum)均为绝对优势种, 而枯水期两个岛的最主要优势种分别为窄隙角毛藻(Chaetoceros affinis)和新月筒柱藻(Cylindrotheca closterium), 物种多样性指数均明显高于丰水期。两个海岛微型浮游植物相对于其他两个粒级常占据优势地位, 但在丰水期, 小型浮游植物贡献明显上升, 其中外伶仃岛相对于枯水期由16.32%升至26.75%, 庙湾岛则由12.12%升高至24.78%。两个海岛在丰水期和枯水期均仅检出聚球藻(Synechococcus, Syn)和真核微微型藻类(eukaryotic, Euk)两大微微型浮游植物类群, 两者细胞密度分别为~10⁷个·L^-1及~10⁸个·L^-1量级。与环境因子的对比分析表明, 两个海岛浮游植物的区域分布与季节变化受多种因素影响, 其季节性差异主要受径流影响强度、影响范围以及相应的盐度、营养盐等环境因素的季节变化所调控。丰水期岛屿屏蔽效应对浮游植物丰度的区域分布特征有显著影响, 无论小型浮游植物还是微微型浮游植物均发现存在迎流面出现丰度高值分布的现象, 但对群落结构的分布影响不明显; 在枯水期, 水体环境很可能主要受人类活动与水体垂直混合扰动的综合影响, 总体上浮游植物分布的区域差异较小。

南海北部航次观测资料显示南海北部表层盐度在2004—2012年期间缓慢降低, 2012年盐度达到最低。客观分析数据EN4(the UK Met Office EN.4.0.2 objective analyses)以及OFES(ocean general circulation model for the Earth Simulator)模式结果都显示南海表层海水盐度在1993—2014年有淡化趋势, 最显著区域位于吕宋岛以西和南海南部。盐度收支分析表明淡水强迫在吕宋岛以西海域起主要贡献, 而水平平流输运主导南海西部的表层盐度变化。吕宋岛以西表层盐度的降低与近年来沃克环流加强引起的夏季强降雨增加有关。

叶绿素a浓度是估算海洋初级生产力的一个重要参数, 在海洋中垂向分布极不均匀, 其分布特征及影响机制是海洋生态学研究的重要基础问题。利用海洋光学观测的高垂向分辨率剖面数据, 系统地研究叶绿素a浓度垂向剖面的时空分布特征及其与海洋动力环境要素的关系, 可为揭示南海典型动力过程的生态环境效应提供重要基础。文章基于2015年夏季黑潮调查航次实测生物光学剖面, 利用676nm处吸收基线高度(a_LH(676))与叶绿素a浓度(Chla)之间的关系, 建立了具有较高反演精度的叶绿素a浓度反演算法(Chla=49.96×(a_LH(676))^0.9339, 决定系数R²=0.87和均方根误差RMSE=0.16mg·m^-3); 进一步结合观测期间物理过程, 揭示了叶绿素垂向分布对不同水动力过程的响应特征。研究结果表明, 近岸区域表层叶绿素a浓度变化范围为0.42~1.57mg·m^-3, 随着水深增加, 叶绿素a浓度逐渐降低, 在沿岸上升流影响区域, 叶绿素a浓度明显增高, 垂向上相对趋于均一分布; 次表层叶绿素极大值(Subsurface Chlorophyll Maximum, SCM)现象在外海显著存在, 受中尺度过程影响明显, SCM深度在34m到100m之间变化, 在吕宋岛以西海域, 黑潮入侵加速了上层水体的混合, SCM所在水层被显著抬升至34m左右; 在冷涡影响区域, 次表层叶绿素极大值层被抬升, 涡旋中心比涡旋边缘抬升更为显著, 同时SCM的厚度增大。

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。

引种外来树种是我国各地在红树林修复实践中常用的措施。由于更容易在困难立林地存活, 外来树种被认为更具竞争优势。为弄清外来与乡土红树植物物种在困难立林地存活能力的差异及其原因, 本研究选取典型外来引种先锋树种拉关木(Laguncularia racemosa)与乡土先锋植物白骨壤(Avicennia marina)为研究对象, 通过控制实验探究潮滩冲淤扰动条件下幼苗稳定性差异及其形成机制。结果表明, 幼苗抗侵蚀能力与幼苗根冠比显著正相关, 泥沙淤积抑制幼苗根系生长, 而底床侵蚀则促进根系伸长。与白骨壤相比, 拉关木幼苗的主根更长, 根冠长度比更大, 更能抵抗底泥的侵蚀扰动, 且通过根系伸长以增强幼苗稳定性的能力也更强。拉关木幼苗比白骨壤更能适应潮滩冲淤扰动, 其竞争优势从幼苗阶段就已经建立。本研究结果可为红树林修复实践中树种和宜林地的选择提供参考, 亦可为评估外来红树物种入侵风险评价提供依据。

人为活动引起的二氧化碳(CO₂)等温室气体排放是驱动全球变暖的主要因素。全球变暖对粮食、水资源、能源、经济安全等领域均产生了严重威胁。减缓全球变暖势在必行, 不仅需要大规模减少CO₂等温室气体排放, 还需要大量部署CO₂移除(carbon dioxide removal, CDR)技术(又称负排放技术), 主动从空气中移除CO₂并长期封存, 尽快使全球CO₂净排放减少为零, 达到“碳中和”。海洋占地球表面积的70%, 是最大的活跃碳库, 具有巨大的CO₂吸收潜力。基于海洋的CDR是实现碳中和的必要途径, 海洋CDR理论、方法、技术研究已成为热点和前沿领域。目前, 海洋CDR的研究认知仍相对较弱, 具有广阔的发展空间。缓解全球变暖的迫切需求促使海洋碳汇基础理论和海洋CDR研究快速发展, 原创性进展不断出现。本文主要综述铁铝假说的理论基础, 探讨基于“海洋铝施肥”的CDR发展潜力。铁铝假说认为, 铝可增强上层海洋浮游植物固碳, 降低生源碳分解速率, 提高海洋生物泵效率, 增加碳向深海输出、封存, 调控海洋碳汇的形成, 影响大气中CO₂的浓度。与铁一样, 铝可能也是影响地球历史时期和现代气候变化的关键因子。通过提高铁的利用效率和向深海碳输出效率, 铝可以弥补人工海洋铁施肥的不足, 赋予海洋铝施肥成为新型的基于自然碳汇的CDR方法和技术的潜力。作为一种CDR方法, 海洋铝施肥尽管具有潜在高效的特点, 但还处于较为初级的概念阶段。本文提出, 应当从上层海洋浮游植物固碳、生源碳向深海输出、碳的长期封存三个方面, 进一步研究铝增强海洋碳汇的作用机制, 完善铁铝假说和海洋铝施肥的理论基础; 并在不同时空尺度上检验海洋铝施肥的CDR效能及其潜在环境影响, 为基于海洋铝施肥的CDR技术开发和应用提供科学基础。

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。

真菌是海草床生态系统的重要组成部分, 它们在维持海草健康和生态系统碳氮等营养元素循环方面发挥着重要作用。为了阐明海草床生态系统真菌的群落结构及功能, 文章以热带海草泰来草(Thalassia hemprichii)沉积物为主要研究对象, 通过Illumina Miseq高通量测序技术分析海南岛和西沙群岛两个研究区域泰来草沉积物真菌的群落结构与物种多样性, 并利用FUNGuild数据库对真菌营养类型进行预测和功能注释。研究结果表明, 子囊菌门(Ascomycota)(相对丰度24.30%~76.20%)和担子菌门(Basidiomycota)(相对丰度4.98%~52.24%)为两个研究区域的共同优势种群, 但是子囊菌门真菌的相对丰度在两个研究区域间存在显著性差异(p<0.05), 两个区域内共有的海草沉积物真菌分类操作单元(operational taxonomic units, OTUs)数量占比为5.15%, 其相对丰度为31.19%。两个研究区域泰来草沉积物真菌群落的α多样性指数中的香农指数(Shannon)和系统发育多样性(phylogenetic diversity)以及β多样性之间都存在显著性差异(p<0.05)。FUNGuild功能预测分析表明, 大部分真菌的营养类型尚未确定(72.11%~91.92%), 其中能够确定的主要营养类型为共生营养型(symbiotroph)、腐生营养型(saprotroph)和病理营养型(pathotroph), 3种营养型可以进一步分为41个生态功能群。基于随机矩阵理论(random matrix theory, RMT)构建的两个研究区域海草泰来草沉积物真菌分子生态网络结果显示, 海南岛泰来草沉积物真菌网络结构更加复杂, 其平均聚类系数更高、平均连通度更高、密度更高, 该真菌群落可能对外界环境变化更为敏感, 而西沙群岛海草沉积物真菌群落的模块化程度更高, 其中粪壳菌纲(Sordariomycetes)为分子生态网络中的关键类群。

在一些恶劣的海洋环境中, 极端波浪与向岸风之间存在复杂的相互作用, 严重威胁沿海设施的安全。本文基于二维不可压缩两相流数值模型, 系统研究了向岸风对聚焦波海堤越浪特性的影响, 并重点讨论了向岸风风速、有效波高以及堤顶超高等因素对聚焦波海堤越浪水动力过程的影响机制。结果表明, 随着向岸风风速、有效波高的增大以及堤顶超高的减小, 聚焦波在斜坡式海堤上的最大越浪量、最大爬高、海堤的最大荷载以及沿程最大水位逐渐增大。向岸风会影响聚焦波的传播演变, 增大聚焦波的波陡和传播速度, 使波浪的破碎时刻和破碎位置提前, 聚焦波高速流动的水体区域也明显增大, 相比无风情况, 其最大越浪量、最大爬高、最大水动力荷载以及沿程最大水位均有所增大。本文研究结果可为极端波浪的防灾减灾以及海岸防护工程的设计提供一定的参考。