对比3套不同来源的海表热通量和风应力资料在热带太平洋和印度洋区域的差异, 然后把这些海表强迫场作为一个全球海洋环流模式(LICOM)的上边界条件, 进行动力和热力强迫的敏感性试验。通过对比分析试验结果, 评估了LICOM对印度洋和西太平洋暖池季节变化的模拟能力, 探讨了印度洋和西太平洋暖池对动力和热力强迫的敏感性。首先, 模式结果表明LICOM能较真实地模拟出印度洋和西太平洋暖池面积和强度的季节变化特征以及两海区暖池季节变化的差异, 而且上层海洋垂向分层的加密能有效改善混合层深度季节变化的模拟。其次, 模式中暖池的季节变化基本由海表净热通量和混合层深度的季节变化共同决定, 但是试验结果中难以反映垂向挾卷和湍流混合对暖池区混合层深度的影响, 可能原因是气候态月平均强迫场时间分辨率较粗, 不能真实反映一些重要的天气尺度过程对混合层动力过程的影响, 故有必要增加强迫场时间分辨率做进一步研究。最后,不同强迫场的敏感性试验对比分析结果表明, 印度洋暖池对海表动力和热力强迫场的差异均较为敏感, 而西太平洋暖池则只对海表热量强迫场的差异较为敏感, 对动力强迫场的差异不敏感。

利用2003年2月至2009年4月期间在吕宋海峡附近海域由Argo剖面浮标观测的温、盐度资料, 对该海域的水团分布及季节变化特征进行了探讨。结果表明, 在120.5?—122.75?E、19?—23?N范围内, 水团特征介于南海水和北太平洋水之间, 而19?N以南区域的水交换并不显著。北太平洋热带水(NPTW)和北太平洋中层水(NPIW)通过吕宋海峡入侵南海的趋势在夏季较弱。秋季, NPTW入侵南海的趋势增强, 而到了冬季, 受东北季风控制, 北太平洋水的入侵程度最强, 然而并无NPIW进入南海的迹象。值得指出的是, 整年没有发现明显的NPIW进入南海, 而南海中层水可以通过海峡流入太平洋, 其强度在秋、冬季节达到最大。

根据珠江口外沿岸海域2006年夏季(7—8月)及冬季(2006年12月—2007年1月)航次的CTD调查资料, 分析了调查海域夏季与冬季的温度、盐度分布, 温度、盐度、密度跃层特征及其与上升流、中尺度涡旋和海流的关系。结果表明: 1)夏季调查海域冲淡水扩展、上升流、中尺度涡等现象在温度、盐度分布中都有很明显的表征, 并对跃层分布有显著的影响, 形成了复杂的跃层类型; 在冲淡水扩展的影响下, 还形成了双跃层与障碍层现象。   2)冬季海水混合剧烈, 沿岸浅水区域跃层现象不明显, 在陆坡深水区存在跃层现象。

为分析南海盐度对南海夏季风的响应情况, 采用1967—2001年共35年的月平均海洋同化数据(SODA)等资料, 利用合成等分析方法, 探讨了南海上层盐度与净淡水通量、风应力、Ekman抽吸速度的关系以及不同海域盐度对南海夏季风爆发以及季风强度的响应。结果表明, 随着南海夏季风建立, 南海北部、东部的盐度降低, 南部盐度增加。在强季风年, 南海北部沿岸、东部盐度偏低, 南海南部马来西亚以北海域盐度偏高; 弱季风年南海盐度异常分布则为北部、东部盐度偏高, 南部盐度偏低。南海上层盐度对南海夏季风爆发和季风强度的响应均与南海的净淡水通量、风应力、Ekman抽吸速度存在密切关系。

台湾岛地处亚欧大陆和太平洋交界处, 台风、东北季风等所引起的海洋灾害频繁, 所以建立完备的海洋水文观测体系显得尤为重要。中国台湾自主建置完成的近海水文观测体系由资料浮标站、观测桩、潮位站、岸边气象站、雷达测波站等多种近海水文观测系统构建组成; 同时, 为确保观测体系的准确性和规范性, 还建立了数据品质管理系统和标准化作业模式。在近海水文观测数据的分析方面, 尝试应用新的数学分析方法, 如通过EMD (empirical mode decomposition)方法探讨风暴潮水位变化, 利用小波转换从雷达观测影像中分析近岸波浪信息, 以及发展数据同化技术将观测数据应用于作业化波浪现报、预报模式。此外, 近海水文观测体系在社会应用方面有着很大的发展潜质。

南海东北部与西北部海域均分布有中生代地层, 地震勘探揭示南海北部中生界东、西之间在地震相及沉积充填结构上存在明显差异, 东部中生界为双层结构, 而西部为单层结构。东部中生代地层由海相及海陆过渡相侏罗系与陆相白垩系组成, 而西部则由陆相白垩系构成, 缺失侏罗系。从海水入侵方向看, 南海北部中生界与特提斯域无关, 可能更受太平洋域的影响。侏罗纪古太平洋边缘海盆在南海北部主要分布在珠江口盆地东部及台西南盆地, 从早侏罗世到晚侏罗世海盆范围逐渐缩小; 白垩纪南海北部整体抬升, 除台西南盆地东部接受海相沉积外, 白垩纪南海北部以小型断陷盆地为特征, 在断陷盆地内接受陆相河湖相沉积。南海北部在中生代时期位于特提斯构造域与太平洋构造域的交接部位,东部中生界双层结构、西部单层结构的沉积模式进一步明确濒太平洋构造域的对南海北部中生界的控制作用, 同时东部将是中生代油气勘探的有利区域。

三维地震与海底地震勘探技术愈来愈广泛应用于海洋天然气水合物调查中。为了获取高品质的纵波、转换横波等地震信息, 揭示天然气水合物地层的速度结构异常, 地震震源是决定调查成功与否的关键技术之一。本文对激发频宽、输出、气泡效应等震源特性及组合技术进行了综合研究, 设计了一种新型的GI枪点震源系统, 并于2006—2009年期间在南海北部某海域进行一系列试验。试验效果的综合对比表明: 震源优化技术的应用明显提高了地震纵波的地层穿透深度, 并改善了海底地震仪(OBS)纵波及转换横波的接收效果。

射线追踪法是以建立的地下地质模型为基础, 研究不同的激发点发出的射线经地下地质界面反射后可以被接收到的信息, 从而了解不同的观测系统对于特定地质条件地震资料采集的效果, 对于海上地震采集相关参数的确定十分关键。在天然气水合物地震勘探中, 丰富的多波勘探信息对于查清水合物内部速度结构、提高地层的分辨率具有重要意义。本文在分析国外天然气水合物海底地震仪(OBS, ocean bottom seismometer)勘探的应用成果基础上, 采用射线追踪法理论计算和海上实验, 实现了针对天然气水合物的海底地震观测系统设计, 试验获得了转换横波记录, 取得了良好的应用效果。

在我国某海域对天然气水合物研究过程中, 使用了单源单缆准三维地震勘探方法, 获得了天然气水合物矿体较好的三维成像效果。影响天然气水合物矿体三维成像的因素很多, 其中, 面元参数的选取是最直接的影响因素之一。本文分析了大量试验数据, 结果表明, 在确定了电缆的排列长度为2400m(192道)的前提下, 面元横向最佳优化尺寸应为50m, 处理面元为原始采集面元大小的1/2(即面元大小为12.5m?25m)时, 可以兼顾地层的真实性和连续性。以此为基础可获得较高质量的准三维地震处理资料。

海洋生物型临床肠内营养制剂作为新型临床营养制剂已显示出了巨大的临床应用价值和市场开发前景。近年来, 食品和药品安全问题备受关注, 临床营养制剂基料安全性研究显得十分迫切。通过综述国内外临床营养制剂基料安全性研究现状, 对其基料中重金属、海洋生物毒素、多氯联苯和有机氯农药等危害物进行了分析, 探讨了危害物控制技术和脱除方法, 为优质基料的选择和安全、高效、优质的临床营养制剂的研制开发提供参考。

从我国南海北部大洋陆架外海域中取样分离培养的1株微微型浮游植物(SCSIO-8), 以它为材料, 对其生长特征、形态结构、生理生化特性和分类鉴定等进行了研究。研究结果表明, SCSIO-8为游离单细胞, 细胞大小为  (2.08±0.28µm)×(1.78±0.09)µm, 无鞭毛, 无蛋白核, 以似亲孢子方式繁殖, 形成2、4个子细胞; 扫描电镜观察, SCSIO-8具有1个细胞核、1个线粒体和1个叶绿体, 形成大量淀粉粒; SCSIO-8适应生长的盐度范围至少为0‰―38‰, 并可快速适应海淡水之间的转换; HPLC分析显示SCSIO-8细胞含有叶绿素a、b以及顺/反式紫黄质、?-胡萝卜素和叶黄素等类胡萝卜素组分; 经18S rDNA测序和对比分析, 结合其细胞形态结构、生理生化特性, 初步鉴定为Picochlorum sp. SCSIO-8。

实验采用植物血凝素、秋水仙碱腹腔注射, 肾细胞直接制片法分析了川纹笛鲷Lutjanus sebae染色体核型、Ag-NORs和C-带。结果表明：1)川纹笛鲷二倍体染色体数2n=48, 核型公式为: 2n=48t, NF=48; 在第1对染色体靠近着丝粒部位有明显的次缢痕。2)染色体经快速银染后, Ag-NORs的数目在不同细胞中表现出多态性, 数目1— 4个, 2个Ag-NORs的频率最高(占79%)。在分裂相中, 第1对t染色体近着丝粒的次缢痕区均出现2个银染位点(Ag-NORs阳性), 且未见Ag-NORs的联合现象。3)大多数染色体的着丝粒区显示出1个深浅不同的C-带, 在第1对染色体的随体区域分布有大量的结构异染色质, 表现C-带强阳性。讨论了鱼类核型演化规律和Ag-NORs、C-带的发生机制, 以及川纹笛鲷的进化地位。

应用荧光显微镜计数法, 研究了大鹏湾海域细菌丰度时空分布特征, 探讨了其与温度、溶解氧、叶绿素a、氨盐、硝酸盐和磷酸盐之间的关系。结果表明, 大鹏湾全年细菌丰度介于1.40×108―24.43×108个•L?1之间。各季节细菌丰度高低依次为: 夏季、春季、秋季、冬季。浮游细菌的水平分布呈现近岸较高、离岸逐渐减少, 自大鹏湾西部湾顶向东部湾口逐渐减少的特征。除了夏季, 温度与浮游细菌呈显著正相关(P<0.05), 是浮游细菌的主要 控制因子; 溶解氧与浮游细菌全年呈显著负相关(春、夏季P<0.01, 秋冬季P<0.05); 叶绿素a除了春季外其他季节与浮游细菌相关性非常显著(P<0.01), 是浮游细菌的主要调控因子; 无机营养盐中, 氨盐和磷酸盐全年与浮游细菌丰度呈高度显著正相关(P<0.01); 对浮游细菌丰度具有调控作用, 硝态氮在冬季对浮游细菌丰度有显著调控作用。

研究了不同浓度硫元素对小球藻Chlorella zofingiensis异养生长和合成虾青素的影响。结果表明, 低硫条件下, 细胞分裂受到严重抑制, 虾青素迅速积累且含量显著提高, 但限制藻细胞干重的增加。硫元素3μmol•L?1浓度下, 第14天虾青素含量最大, 达到1.19mg•g?1, 高出300μmol•L?1硫元素组40.68%。硫元素3000μmol•L?1浓度下, 在第14天时获得最大虾青素产量, 达到9.99mg•L?1。与300μmol•L?1硫元素组相比, 3000μmol•L?1硫元素组获得了更高的生物量和虾青素产量。而前者在培养后期, 出现了一定程度的蛋白质抑制现象。本研究认为, 在单批异养培养中, 硫元素300μmol•L?1可能是葡萄糖代谢获得最大生物量所需的最低浓度, 因此在流加葡萄糖培养的工业化生产中, 一次性加入更高浓度的硫元素, 可望获得更高的虾青素产量。

利用透射电镜对黑鱾Girella leonina精子发生过程中的各个阶段细胞以及精子的超微结构变化进行了观察。结果表明: 1)黑鱾的精子发生过程主要经历了初级精原细胞、次级精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞、精子细胞和精子6个阶段。由精子细胞形成成熟精子还需经过前、中、后期的一系列变态过程。2)各阶段生精细胞以初级精原细胞体积最大, 大小约为10.00?m×6.40?m, 核大小约为8.80?m×5.80?m, 而精子细胞体积最小, 大小约为3.20?m×2.60?m, 核约为2.80?m×2.50?m; 随着生精细胞不断分裂和成熟, 细胞的体积逐渐减小, 核的位置、核仁、线粒体等发生相应的变化, 核内染色质趋于浓缩, 电子密度增加, 染色程度也逐步加深。3)线粒体是各期细胞内的最主要细胞器之一, 在精子发生过程中, 它的数量逐渐减少, 至成熟精子形成时, 核内仅存4个线粒体, 但体积却不断增加, 内嵴变得长而明显。4)与大多数硬骨鱼类精子特点相似, 黑鱾的成熟精子不具顶体, 核后窝深, 精子的鞭毛细长, 两旁具侧鳍。尾部为典型的“9+2”型结构。

于2005年3月至2006年4月在大亚湾的大鹏澳养殖区采用沉积物捕捉器, 对甲藻孢囊形成和水温、盐度、营养盐含量等环境因子进行了周年调查, 探索该区孢囊形成特征及其与环境因子的关系。在一年的沉积物捕捉器研究中, 共分析鉴定出27种甲藻孢囊类型, 锥状斯氏藻Scrippsiella trochoidea孢囊为该区最优势孢囊类群, 从孢囊的组成显示了该区的污染是以养殖和生活污染为主。孢囊形成没有明显的季节分布特征, 两个站年平均为1.07×105cysts•(m2•d)?1。高、低温都能在一定程度上促进孢囊的生成, 氮限制对孢囊的形成具有明显促进作用。首次发现亚历山大藻Alexandrium孢囊在冬季形成的高峰, 最高值达4.26×105cysts•(m2•d) ?1。这说明核电站温排水冬季高水温对大亚湾生态环境有较大的影响。

实验通过培养基筛选实验和在此基础上的微量元素Fe、Mn、Co正交实验对海南三亚热带珊瑚礁海域有毒甲藻Coolia monotis的生长和产毒影响进行了初步研究, 以期获得充足的原材料进一步开展毒素化合物的研究。实验结果表明, 在Erd、f/2、GP和K 4种培养配方中, K系列培养液更适合于C. monotis的培养。在以2K为基础培养配方的微量元素正交实验中, Fe、Mn和Co 3种微量元素的浓度配比为: Fe: 2?10?5mol•L?1, Co: 1?10?6mol•L?1, Mn: 5?10?7mol•L?1时能获得最大的平均生长速率; 而Fe: 5?10?6mol•L?1, Co: 1?10?7mol•L?1, Mn: 2?10?6mol•L?1的条件下C. monotis的毒性最强。

采用硅胶、凝胶等色谱分离方法进行分离纯化, 采用理化常数及波谱学方法鉴定结构, 研究了南海海绵Haliclona sp.的化学成分。结果从南海海绵Haliclona sp.中分离得到9个化合物, 经鉴定分别为: 正十六烷基甘油醚(Cetyl ethers of glycerol, 1)、正十二烷酸(Dodecanoic acid, 2)、2'-脱氧腺苷(2'-deoxyadenosin, 3)、尿苷(Uridine, 4)、2'-脱氧尿苷(2'-deoxyuridine, 5)、2'-脱氧胸苷(2'-deoxythymidine, 6)、α-乙基葡萄糖苷(α-ethyl glucoside, 7)、对羟基苯乙胺(Tyramine,8)、异戊胺(Isopentylamine, 9)。化合物4、5、7和9为首次从该属中分离得到。

从南海小月柳珊瑚Menella sp. 石油醚萃取部位中分离得到7个孕甾烷类化合物, 通过波谱分析并与文献对照, 其结构分别鉴定为 3α-羟基-5β-孕甾-20-酮(1), 3β-羟基-5α-孕甾-20-酮(2), 3β-羟基-孕甾-5-烯-20-酮(3), 5β-孕甾-3, 20-二酮(4), 5α-孕甾-3, 20-二酮(5), 孕甾-4-烯-3, 20-二酮(6), 孕甾-1, 4-二烯-3, 20-二酮(7); 除化合物2外其他化合物都为首次从该属柳珊瑚中分离得到, 其中化合物7是首次报道其核磁数据。

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。

采用生物学和生理生化方法研究我国南海北部野生斑节对虾Penaeus monodon亲虾在卵巢发育不同阶段的卵巢、肝胰腺和肌肉的脂肪酸(fatty acid, FA)组成及变化规律。结果发现, 亲体肝胰腺、卵巢和肌肉的脂肪酸中棕榈酸(16: 0, 17.61%—33.6%)、棕榈油酸(16: 1n-7, 8.08%—14.36%)、18: 0 (6.46%—17.15%)、油酸(18:1n-9, 9.64%—18.81%)、花生烯酸(20:4n-6, arachidonic acid, ARA, 4.8%—10.83%)、二十碳五烯酸(20:5n-3, eicosapntemacnioc acid, EPA, 4.64%—11.98%)及二十二碳六烯酸(22:6n-3, docosahexaenoic acid, DHA, 2.23%—9.3%)占主要比例。在卵巢发育不同阶段, 卵巢中的12:0、14:0、16:0、18:0、20:0及总的饱和脂肪酸(saturation fatty acid, ∑SFA)的含量逐渐上升, 成熟期达到最高, 产卵后下降; 肝胰腺16:0和饱和脂肪酸(∑SFA)呈波动上升趋势; 肌肉中的14:0、16:0、18:0、20:0及∑SFA呈现出先下降后升高的变化, 在接近成熟期(IV—V)降到最低, 产卵后回升到最高。在肝胰腺、卵巢、肌肉组织发育过程中, 16:1、18:1n-7和单不饱和脂肪酸(mono unsaturation fatty acid, ∑MUFA)的含量均呈现波浪式上升, 成熟期(V)达到最高。18:2n-6、ARA及n-6 FA含量起伏波动, 先升后降, 成熟前期(III—IV)达到最大值, 在成熟期达到最小值。卵巢中EPA、n-3 FA呈现出下降趋势, 成熟期(V)接近最低, EPA、DHA及总的n-3 FA和多不饱和脂肪酸(poly unsaturation fatty acid, ∑PUFA)含量在卵黄囊发生期(III)波动上升达到最大值, 之后逐步下降, VI期(产卵后)最低或回落到未成熟期水平。DHA/EPA、∑n-3/n-6及∑PUFA/SFA的比值波动变化, 在卵黄囊发生期(III)或成熟期(IV—V)上升达到最大值, 之后逐步下降, VI期(产卵后)最低或恢复到未成熟期(I)水平。在自然海区性成熟的斑节对虾亲体组织中, ∑SFA:∑MUFA:∑PUFA比例近似为35%:30%:35%; n-3与n-6、∑PUFA与∑SFA及DHA与EPA达到近似的平衡状态。研究结果为斑节对虾亲虾人工配合饲料的配制提供了参考依据。

在1‰—40‰盐度范围内, 设置9个盐度梯度(1‰、5‰、10‰、15‰、20‰、25‰、30‰、35‰、40‰), 比较不同盐度对2个具有不同遗传背景凡纳滨对虾Litopenaeus vannamei全同胞家系的影响。结果表明, 盐度对2个凡纳滨对虾家系的影响存在较大差异。对虾家系B03在10‰—40‰盐度范围内, 体长、体重差异不明显, 成活率较高; 对虾家系B08在1‰—40‰盐度范围内, 体长、体重、增长率具有明显的变化规律, 从盐度1‰到15‰逐渐升高, 15‰以后逐渐减小。对虾家系B03的成活率整体高于B08的成活率, 2个家系均难以适应盐度为1‰和5‰的水体。研究为凡纳滨对虾的家系选育提供一定的数据支持。

粗糙沼虾Macrobrachium asperulum是中国台湾重要食用淡水虾种之一, 其经济价值高, 具人工繁养殖潜力,但是目前关于粗糙沼虾繁殖生物学的研究相当有限。研究从组织学的角度出发,对粗糙沼虾卵巢发育与其繁殖周期进行初步的观察。分别于四季前往中国台湾苗栗县后龙溪采集沼虾, 在实验室进行抱卵率、体重、性腺重、性腺成熟指数(gonadosomatic index, GSI)测定及母虾卵巢组织切片制作。结果显示, 粗糙沼虾的GSI在春季最高, 冬季最低。母虾抱卵率则在春季逐渐攀升, 秋季到达巅峰(79.17％), 而冬季急速降低。根据母虾生殖细胞尺寸与外观形态、细胞核染色体分裂情况以及细胞质是否出现油滴或卵黄颗粒等特征, 大致将母虾生殖细胞分为卵原细胞、初级卵母细胞、次级卵母细胞和成熟卵母细胞等4类。根据卵巢各类生殖细胞所占之比例, 进一步将粗糙沼虾卵巢发育分为增殖期、卵黄生合成前期、内源性卵黄生合成期、外源性卵黄生合成期、成熟期和产卵期等6期。研究结果可望为粗糙沼虾进行人工繁殖提供重要参考依据。

东南亚是世界虾类养殖的重心地区, 而白虾已成为世界养虾中最重要的虾种。中国为世界养虾产量最多的地区。在东南亚的养虾中, 白虾的产量占总产量的比例从2004年的62%增加到2006年的76%, 而草虾产量占总产量的比例则从38%减少到24%。但是印度、印度尼西亚与孟加拉国等地区的草虾产量不减反增, 其中以印度为最, 这与当地低密度的放养方式生产的较大体形的草虾有关。美国和日本的养虾产量由于供过于求, 故虾价仍缓慢下跌, 若养殖业者能把握虾价较高的季节(9月至次年1月)并生产大型虾类, 则养殖利润仍高, 越南的草虾即为一例。文中还提及白虾超高密度养殖的成功方法, 许多地区的每季白虾生产可达40t•hm?2以上; 淡水区白虾养殖可不必加以禁养, 因其对环境的危害影响仍不明显。本文最后还提出发展虾类养殖的科研重点, 以供有识者参考。

全球变暖引起的珊瑚白化和珊瑚钙化能力减弱, 对全球珊瑚礁生态系统构成了严重威胁。在这样的背景下, 相对高纬度海域石珊瑚(Scleractinia)群落被认为是珊瑚物种延续的最后避难所。通过分析大亚湾海域持续生长46年(1962—2007年)的滨珊瑚Porites骨骼参数(生长率、密度和钙化率), 研究相对高纬度海域石珊瑚钙化对全球变暖以及人为热排放的响应模式。结果显示, 滨珊瑚平均生长率、密度和钙化率分别为0.97cm•a-1(0.41—1.32cm•a-1)、1.45g•cm-3(1.17—1.65g•cm-3)和1.40g•(cm2•a)-1[0.59—1.93g•(cm2•a)-1]。海表温度(SST)是该海域石珊瑚钙化的主导控制因素。1962—1993年, 全球变暖、SST上升对大亚湾滨珊瑚生长有缓解冬季低温胁迫、促进骨骼钙化的作用。然而, 随着SST持续上升以及大亚湾核电站的运行, 全球变暖与核电站温排水对滨珊瑚骨骼形成高密度带造成抑制作用, 导致自1993年以后滨珊瑚骨骼生长率和钙化率呈下降趋势, 并出现1997—2001年和2006年的低谷。因此, 全球变暖, 至少是初期, 对相对高纬度海域石珊瑚钙化乃至珊瑚礁发育是有促进作用的。但随着SST持续上升, 加上ENSO等极端高温事件以及人类活动的影响, 可能在未来会出现相对高纬度海域的大面积石珊瑚白化。

连续影像样方调查方法较常用的截线样条法具有空间分辨率高的特点。采用该方法于2008年7月在西沙群岛永兴岛礁坡开展了5条垂直岸线断面和2条平行岸线断面的石珊瑚覆盖率调查。调查发现, 永兴岛珊瑚覆盖率存在显著的空间差异, 北、西北和东部断面珊瑚分布相对较多, 覆盖率较高; 西和西南部断面珊瑚分布稀少, 覆盖率低。其中北、西北和东部断面沿礁坡方向珊瑚分布明显减少, 礁坡中上部30—50m以上、水深5—6m以浅的区域, 珊瑚覆盖率高; 而礁坡中下部50m以下、水深约6m以深区域, 珊瑚分布少, 覆盖率低。此外, 北和西北部断面还发现由棘冠海星Acanthaster planci和黑皮海绵Terpios hoshinota分别造成的珊瑚白化和珊瑚黑死现象, 一定程度上降低了珊瑚覆盖率。永兴岛珊瑚覆盖率的下降以及空间变化格局的形成主要与30年以来日益增加的人类活动和珊瑚礁区过度开发有关。

造礁石珊瑚群落结构和空间分布规律的研究是珊瑚礁生态系统研究中的重要方面。研究珊瑚物种空间分布规律与波能的关系, 对于研究珊瑚礁生态系统演替规律, 保护和恢复珊瑚礁生态系统具有重要参考价值。文章以长圮海域波浪和造礁石珊瑚群落结构为研究对象, 分析了该海域的水流和波能特征以及造礁石珊瑚的空间分布规律, 探讨波浪对造礁石珊瑚空间分布规律的影响。结果显示, 珊瑚随水深分布经历一个递增和递减的过程, 只是不同珊瑚峰值的出现因不同水深的波浪特征而异。枝状珊瑚峰值出现在波浪作用相对较弱而光照充足的区域, 而块状珊瑚由于生长速度较慢, 所以在生态位上避开了生长快速的枝状珊瑚而选择了波浪作用较弱而光照不是非常充足的区域。5m水深区域鹿角珊瑚Acropora sp.和蔷薇珊瑚Montipora sp.占据优势, 而8m水深区域丛生盔形珊瑚 Galaxea fascicularis占据优势。

通过对中国南海北部珊瑚礁资源的调查, 系统分析不同区域珊瑚礁群落的相近性。结合不同珊瑚的区域性和繁殖特点, 推测雷州半岛珊瑚幼虫的外部来源主要是海南岛沿岸、越南沿岸以及广西沿岸的珊瑚群落。通过设定数值模型, 跟踪拉格朗日轨迹方程, 追踪到每年3—6月份从中国西沙群岛到雷州半岛的珊瑚幼虫扩散路径, 验证了对外来幼虫的推测。通过对珊瑚幼虫扩散路径的初步研究, 很好地揭示了我国珊瑚源的问题, 揭示了雷州半岛珊瑚礁资源由于外部幼虫来源不足而减少的原因, 同时也提出了保护珊瑚幼虫来源、保护输运路径的新的珊瑚礁保护区管理理念, 以更好地保护珊瑚礁资源。

全球变暖背景下的异常高温能够导致珊瑚及其虫黄藻组成的共生体系崩溃, 虫黄藻大量损失, 出现珊瑚白化, 并可能进一步导致珊瑚礁生态系统退化。文章通过对6种造礁石珊瑚的急性高温胁迫实验, 分析不同种属的石珊瑚虫黄藻共生体系对高温的耐受性差异, 为全球变暖背景下珊瑚群落演替趋势提供理论依据。结果显示: 1)在急性高温胁迫下, 石珊瑚耐受的差异性与其形态有关, 枝状珊瑚耐受性最低, 在高温胁迫下最先白化、死亡, 而叶片状和块状珊瑚对高温的耐受性较强, 这与野外珊瑚礁白化的现场观测结果一致。2)在高温胁迫下, 不同种属珊瑚共生虫黄藻损失的方式不同: 珊瑚持续排出虫黄藻, 如鹿角杯形珊瑚Pocillopora damicornis; 珊瑚先排出一定的共生藻, 之后珊瑚组织携带大量虫黄藻与珊瑚骨骼分离, 如风信子鹿角珊瑚Acropora hyacinthus和松枝鹿角珊瑚Acropora brueggemanni; 先排出部分虫黄藻后, 虫黄藻以有丝分裂增殖的方式迅速补充其数量, 如十字牡丹珊瑚Pavona decussata; 虫黄藻细胞直接坏死而损失虫黄藻, 如澄黄滨珊瑚Porites lutea。研究强调，预测珊瑚对全球变化的响应问题时，应当同时考虑珊瑚宿主和共生藻的作用。

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。

对海南三亚鹿回头珊瑚礁礁坪上块状类型的粗糙菊花珊瑚Goniastrea aspera、澄黄滨珊瑚Porites lutea和枝状类型的指状蔷薇珊瑚Montipora digitata的虫黄藻光合作用的有效光量子产量Fv/Fm′ (Fv为可变荧光值, Fm′为光适应后的最大荧光值)开展了连续4d的现场监测, 旨在了解珊瑚共生虫黄藻光合作用效率的日变化规律。结果表明: 1)3种造礁珊瑚虫黄藻的Fv/Fm′与太阳辐射、温度呈现良好的负相关性, 即太阳辐射越强、温度越高珊瑚虫黄藻的Fv/Fm′就越低, 其中Fv/Fm′与太阳辐射的相关性高于与温度的相关性。2)珊瑚虫黄藻能够利用日照光进行光合作用, 但存在一定的阈值, 当光合有效辐射强度PAR<250µmol•(m2•s)-1时, 珊瑚虫黄藻的有效光量子产量Fv/Fm′随着光强增强而增强, 超过这一辐射强度时, 珊瑚虫黄藻的Fv/Fm′迅速降低。3)从珊瑚虫黄藻的有效光量子产量Fv/Fm′的日变化看, 粗糙菊花珊瑚虫黄藻的日变化幅度最小, 澄黄滨珊瑚和指状蔷薇珊瑚的变化幅度接近。

造礁石珊瑚与共生藻Symbiodinium spp. 的互利共生对维护多样性极为丰富的珊瑚礁生态系统至关重要。 在受到诸如水温异常等环境胁迫时, 宿主珊瑚会排出体内共生藻而导致珊瑚白化直至死亡。造礁石珊瑚群体丰富的颜色对于珊瑚适应环境有着重要的作用, 即使是同种造礁石珊瑚的不同群体，它们在颜色上也会有差异。丛生盔形珊瑚Galaxea fascicularis作为印度-太平洋区系常见种广泛分布于海南三亚珊瑚礁海域, 不同群体的颜色相异。对绿色和褐色2种颜色的丛生盔形珊瑚群体共生藻的28S rDNA进行限制性片段长度多态性(polymerase chain reaction- restriction fragment length polymorphism, PCR-RFLP)分析, 结果显示，该珊瑚可以与C和D系群共生藻分别或同时共生。此外, 丛生盔形珊瑚2种颜色群体的共生藻组成并无显著差异, 表明珊瑚群体的颜色差异与共生藻的组成并无直接联系。影响珊瑚表型颜色的因素复杂，包括珊瑚的绿色荧光蛋白(green ?uorescent protein, GFP)、珊瑚和共生藻的各种色素等, 具体机理需要进一步研究。

分布于热带海洋的珊瑚礁是重要的生态学资源。受全球环境变化和人类活动的影响, 珊瑚礁正处于退化之中, 其中重金属污染是人类活动影响珊瑚礁的重要方面。国际上不少研究初步探索了珊瑚对一定浓度重金属的响应, 我国类似的研究尚不多。本文通过72h的急性毒性测试, 研究重金属Cu2+污染对6科7属石珊瑚的影响, 以了解重金属污染对石珊瑚所造成的伤害和石珊瑚对Cu2+污染的生态反应。实验结果显示, 随着Cu2+浓度的增加, 与珊瑚共生的虫黄藻密度呈现先短暂上升而后持续下降的趋势, 直致珊瑚白化; Cu2+污染对块状滨珊瑚毒性影响最大, 在浓度超过40.7μg•L?1时即致其死亡。Cu2+污染胁迫下所有试验珊瑚的触手伸展活动都出现异常, 显示Cu2+污染对珊瑚生存有明显的影响。

造礁石珊瑚的有性繁殖是修复珊瑚礁生态系统的有效途径之一。文章为国内首次报道造礁石珊瑚有性繁殖和幼体发育过程, 为利用有性繁殖技术恢复珊瑚礁生态系统提供了发育生物学上的理论基础。海南省三亚市鹿回头海域的大部分珊瑚在2009年3月底至4月中发生有性繁殖行为。2009年4月11日晚采集膨胀蔷薇珊瑚Montipora turgescens和壮实鹿角珊瑚Acropora robusta自然排放的受精卵, 研究其胚胎及幼虫发育的过程。通过连续观察和显微拍摄记录了2种珊瑚的受精卵发育过程, 结果显示, 受精卵经过分裂变为桑葚胚; 桑葚胚经过进一步发育变形为虾片状, 进而发育成盘状幼体; 盘状幼体由四周向内弯曲形成碗状的结构, 进而出现原肠胚及纤毛, 发育成为椭圆型或圆形的浮浪幼虫; 浮浪幼虫发生附着变态, 长出触手, 发育成珊瑚幼体。通过观察还发现, 膨胀蔷薇珊瑚的卵母细胞中本身就含有黄褐色虫黄藻, 壮实鹿角珊瑚的卵母细胞中没有虫黄藻, 其共生的虫黄藻是在发育过程中从周围环境获得的。

珊瑚礁源源不断地向人类社会提供多样的产品和服务, 是宝贵的海洋资源, 但珊瑚礁受自然环境变化和人类活动加剧的双重影响正处于严重退化之中。文章以三亚珊瑚礁为例, 利用海洋生态足迹方法评价珊瑚礁资源的可持续利用状况。三亚源自珊瑚礁的海洋生态足迹主要来自于本地居民消费、外来旅游消费、贸易输出及其他方面。分析结果表明, 近年来的海洋生态足迹已远远超出了珊瑚礁自身的生态承载力, 并呈现不断增长趋势, 打破了珊瑚礁资源利用的可持续性。迫切需要拓宽捕捞范围、调整渔业结构和发展生态旅游等来减少对珊瑚礁的破坏, 并加强珊瑚礁的保护、管理和科学研究, 以实现珊瑚礁生态资源的可持续利用。

以海南东寨港、三亚河和青梅港红树林保护区为研究对象, 构建出红树林健康指数(EI)评价指标体系和方法, 并确定了评价标准和评价等级, 对海南红树林群落进行了健康状况评价。结果表明, 2009年, 东寨港、三亚河和青梅港保护区的红树林群落健康指数分别是0.8640, 0.4798和0.5791, 分别处于Ⅰ级(健康)、Ⅲ级(亚健康)和Ⅱ级(中等健康状态)。结果说明东寨港红树林群落结构和功能稳定, 生态演替序列完整, 对环境压力响应良好。三亚河和青梅港红树林处于城市中心区和旅游开发区, 受外界干扰影响大, 退化明显, 红树林的保护和恢复受到不同程度的限制。

针对1种典型的酸性、高有机质含量类型土壤——红树林土壤, 从DNA产量、DNA纯度、土壤腐殖酸类物质的提取量以及DNA提取物PCR(polymerase chain reaction)扩增反应的敏感度等方面比较了不同提取缓冲液对土壤DNA品质的影响。结果表明, 酸性SDS (sodium dodecyl sulfate)提取缓冲液所获得的土壤DNA产量及纯度均较低; PVP (polyvinylpyrrolidone)提取缓冲液所获得的土壤DNA产量较高, 但土壤腐殖酸类物质的提取量亦远高于其他提取缓冲液; 酸性SDS提取缓冲液及PVP提取缓冲液所获得的土壤DNA提取物即使稀释到10?3量级亦不能获得目的基因PCR扩增条带。PVPP (polyvinylpolypyrrolidone)提取缓冲液及CTAB (cetyltrimethylammonium bromide)+PVPP提取缓冲液所获得的土壤DNA产量较PVP提取缓冲液低, 但其纯度较高, 并且其纯度随提取缓冲液中PVPP浓度的升高而提高; 当2% PVPP提取缓冲液及CTAB+PVPP提取缓冲液所获得的土壤DNA提取物分别稀释到10?2及10?1量级时, 均能获得PCR扩增条带。综上所述, 酸性提取缓冲液及PVP提取缓冲液不适用于酸性、高有机质含量类型土壤DNA的提取, 而2% PVPP提取缓冲液及 CTAB+PVPP提取缓冲液均能提高此类土壤DNA的提取品质。

对海南岛红树林柱样中有机生物标志物等生物地球化学参数进行了初步研究。结果显示红树林中有机碳(OC)与总氮(TN)比值范围为5.35—7.47, 碳稳定同位素(δ13C)值范围为-25‰—-22.9‰。脂肪酸与正构烷烃浓度分布范围分别为7.8—21.8µg•g-1 (干重) 和3.2—25µg•g-1 (干重)。在表层沉积物中, 红树林植物、细菌与浮游生物的脂肪酸生物标志物各占总脂肪酸的25.4%、12.9%和7.5%, 结合较低的OC/TN比值和较高的δ13C值, 表征了当地微生物和外源浮游植物的有机质贡献。各类脂肪酸在柱样中表现出不同的降解特征: 多不饱和脂肪酸(PUFAs)优先被降解, 而长链脂肪酸(LCFAs)则较为稳定, 没有明显的降解。碳优势指数(CPI)和平均碳链长度(ACL)显示, 埋藏深度越深, 有机物的生物化学改造程度越大。

于2008年在海南典型红树林湿地东寨港、三亚湾和亚龙湾采集沉积物样品, 使用原子吸收分光光度法(SOLAAR M6)分析沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd和Cr的含量, 原子荧光光度法(AFS-8130)分析Hg和As的含量。表层沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg和As的平均含量分别为14.8±9.2、24.1±9.2、57.9±36.5、0.17±0.10、29.6±20.4、0.08±0.04和9.7±4.4µg•g?1干重(DW), 目标化合物(除Cd外)的含量均具有东寨港高、三亚湾次之而亚龙湾低的特点, Cd的含量各区域相近。与国内外其他典型红树林沉积物中重金属的含量相比, 本研究区域沉积物重金属含量处于中偏低的水平, 这与海南目前开发程度较低、人类活动影响较小相一致。柱状沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr和Hg含量的剖面分布均具有表层稍低、中上层较高和底层相对低的特征, 而As的含量呈现表层较高、中上层低和底层相对高的特点。潜在风险分析显示, 本研究区域沉积物中重金属(As除外)目前污染较轻, 对生态环境影响较小。