涡致混合扩散是物理海洋研究中的热点和难点问题。本文基于“有效扩散”理论, 研究示踪物等值线在海表地转湍流的多尺度搅拌作用下, 发生拉伸、扭曲、变形、折叠等改变其几何拓扑结构的现象, 并探讨了等值线分形长度的变化与混合效率的关系。研究结果表明, 在地转流场的搅拌下, 示踪物的等值线会被迅速拉长, 并产生丰富的精细结构。这种分形式的增长可达原长度的10~20倍, 是混合效率提高的主要原因; 而涡丝和锋面伴随的梯度增强虽然也有贡献, 但为次要因素。另一方面, 在示踪物模拟过程中, 小尺度扩散会通过不可逆混合对示踪物进行均匀化, 从而抹平等值线的精细结构, 抑制等值线的增长, 限制混合效率的提高。基于“数盒子”算法计算了等值线的分形维度, 其数值在1.4到1.6之间, 介于一维和二维之间。但由于地转湍流数据分辨率的限制, 无法考虑更小尺度(次中尺度过程)的搅拌作用, 可能低估了等值线的分形长度和混合效率。本研究将海洋混合与等值线几何特征联系了起来, 初步得到了分形长度和混合效率两者的经验关系式, 未来可以利用图像识别等成熟遥感技术将海洋示踪物等值线的几何特征直接转换为混合效率, 为诊断分析海洋混合及其参数化提供了一种新的思路。

基于26年的海表面高度异常、海表面风速异常、海表面温度异常资料, 利用时空序列预测模型PredRNN++, 本文预报 1~28d时效的南海中尺度涡旋轨迹和南海西部偶极子活动。结果表明, PredRNN++模型能从整体上考虑整个南海区域时空演变特征和环境风场、温度场的作用, 在短期(1~2周)、中期(3~4周)预报上具有良好的性能。该模型具备一定预报涡旋产生、消亡的能力, 且能将涡旋轨迹4周预报误差控制在42.1km, 对于生命时长小于100d的涡旋生命中期的位置、振幅预报误差小。此外模型在8—11月份的月平均、4天平均下的任意时间点和任意预报时效下均能较好地追踪到偶极子结构的演变、强度变化, 偶极子涡旋相关属性预报误差最小且存在年际、类型差异, 2017年涡旋1~4周振幅位置、预报、半径误差最小, 分别为40~60km、3~5cm、20~40km, 且气旋涡位置预报效果优于反气旋涡。

基于MIKE 3开展了罗源湾的三维数值模拟, 以流场和断面垂向流速阐释了罗源湾的潮流分布特征, 计算了罗源湾的潮致余流场, 采用拉格朗日粒子追踪法模拟了具有粒子特性的物质在湾内的运移并分析了粒子的运动规律, 结合潮流和潮致余流特征讨论了罗源湾不同区域的物理自净能力。研究结果表明, 罗源湾西北部、东北岸内凹处和内湾口处形成了余环流结构, 湾内不同区域的物质分布与潮致余流结构有明显相关性, 粒子在罗源湾西北部海域运移缓慢, 而湾口及可门水道附近具有较好的自净能力。本研究为进一步探讨罗源湾污染物质分布机制提供了科学依据, 为罗源湾的污染控制和环境保护提供了技术支撑, 研究方法也为其他海湾的相关研究提供借鉴参考。

针对数值预报和人工经验预报在近岸定点表层海温(sea surface temperature, SST)预报中预报准确度不高, 将近岸台站定点SST预报转换为多元时间序列预测任务, 应用卷积神经网络(convolutional neural networks, CNN)构建近岸台站定点SST时间序列变化模型, 对近岸台站每日最高海温、最低海温、平均海温进行预报, 并与人工经验方法和长短期记忆网络(long short-term memory, LSTM)方法进行对比试验。结果显示, 在测试数据中相比人工经验预报, CNN方法全年日最高海温预报平均绝对误差(mean absolute error, MAE)为0.36℃, 平均下降0.14℃, 均方根误差(root mean squared error, RMSE)为0.49℃, 平均下降0.21℃, 日最低海温预报MAE为0.36℃, 平均下降0.17℃, RMSE为0.63℃, 平均下降0.24℃, 日平均海温预报MAE为0.30℃, RMSE为0.47℃, 预报性能和LSTM模型预报性能相当。研究表明CNN应用于近岸SST预报具有可行性, 能够有效地提高SST预报准确度, 并且预报效果可以媲美LSTM。

本文利用1968—2021年的海表温度和风场数据, 分析舟山海域夏季上升流强度的年际变化, 并结合同期的Niño 3.4指数分析ENSO (El Niño-Southern Oscillation)对上升流的影响。温度和风上升流指数表明, 1982—2021年夏季舟山海域上升流均呈下降趋势, 下降速率分别为0.062℃·10a^-1和0.35m³·s^-1·(100m·a) ^-1。近年来, 沿岸风应力的减弱是影响温度上升流指数减弱的一个重要因素。统计更长时间段内(1968—2021年)El Niño和La Niña年风上升流指数的强度发现, El Niño年平均风上升流指数较小, 仅为−10.33m³·s^-1·(100m) ^-1。La Niña年平均风上升流指数较大为7.60m³·s^-1·(100m) ^-1, 高于El Niño和气候态, 且多达4级(比例为75%)。进一步分析ENSO与舟山海域风上升流指数的关系发现, ENSO主要通过影响风的变化进而影响上升流的强度。El Niño年, 舟山海域东南风减弱, 导致上升流强度较弱, 甚至发生下降流。La Niña年主要为偏南风且风速较大, 更有利于上升流的发展。

本文基于粒子滤波和三维变分设计了一种新的混合数据同化方法。新方法通过粒子滤波的最优估计生成具有背景误差信息的集合扰动, 从而为三维变分提供流依赖的背景误差协方差。粒子退化一直是粒子滤波应用于数据同化领域的主要阻碍。为了让混合方法更好地发挥作用, 针对粒子退化问题, 本文提出了一种改进的残差重采样方法, 通过在正态分布中采样粒子, 解决了退化导致的粒子缺乏多样性。在理想lorenz-63模型上进行数据同化实验, 结果表明, 新方法在模型误差较大的情况下效果优于集合变换三维变分方法(ensemble transform Kalman filter-three-dimensional variational method, ETKF- 3Dvar), 并且随着模型误差不断增大, 新方法也同样优于传统数据同化方法。改进的残差重采样在与分层重采样和一般残差重采样的对比实验中, 在给定时间窗口内可以保证同化结果稳定, 而其他两种方法的同化结果都出现了较大偏差。

基于1949—2021年中国气象局热带气旋最佳路径数据集和登陆热带气旋数据集, 对秋季登陆广东热带气旋(tropical cyclone, TCs)的时空特征和可能机制进行分析, 并与夏季进行对比。结果表明: 近73年共76个TCs秋季登陆广东, 占登陆总数的28.5%, 以强台风和超强台风占主, 且平均最大强度强于夏季。相比夏季, 秋TCs更大比例(72.4%)生成于西北太平洋, 生成经纬度偏南、偏东; 秋TCs的年均破坏潜力指标(power dissipation index, PDI)可达0.4×10⁷m³·s⁻², 与夏季相当; 秋TCs登陆后比夏季更快消亡, 移速更慢, PDI较小。秋TCs登陆数量长期变化呈下降趋势且下降速率与夏季相当, 登陆强度上升且上升速率为夏季1.8倍, 移速减缓速率为夏季2.5倍, PDI下降速率明显弱于夏季。不同于夏季登陆TCs在拉尼娜年增多, 秋TCs更易在厄尔尼诺年登陆广东; 登陆广东秋TCs数与上一年冬春季厄尔尼诺-南方涛动 (El Niño-Southern Oscillation，ENSO)指数相关系数达到0.3, 并对后一年ENSO具有指示作用。秋TCs登陆频数与太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation, PDO)指数显著相关, 1977—1996和1997—2016暖冷两个位相期, 相关系数分别为−0.51和0.68。对比有无秋TCs的环境场, 发现南海北部海温暖异常时, 其西北侧激发的气旋性引导气流利于TCs登陆广东。

2019年4月19日20时—4月26日07时, 台湾海峡西岸发生了一次严重海雾事件, 通过海西沿海的自动气象站数据进行了海雾生消规律研究。海雾集中于02时至08时发生, 其生成时间越接近清晨, 持续时间越短。海雾多为本地生成, 部分站点海雾为传播而形成且南北海雾之间关联性不大。海雾发生前能见度均快速下降, 海雾消亡后能见度快速上升。当海雾生成时, 陆表温度-气温LST-T (LST, land surface temperature; T, temperature)在−1.7~2℃之间, 陆表温度-露点温度LST-Td (dewpoint temperature, Td)在−1~2.7℃之间, T-Td在0.2~1℃之间, 海雾维持阶段相对湿度 (relative humility, RH)≥96%。在水汽丰沛的大背景下, 海雾生成与发展与风速的关系较为密切, 与风向的关系较弱。结合Himawari-8卫星影像与ERA5(European centre for fifth generation of atmospheric reanalysis)再分析资料对本次海雾过程的特征进行了分析。卫星影像给出了本次过程的影响范围和生消特点。环流形势表明, 500hPa上福建处于槽后脊前弱西南气流控制下。850hPa和925hPa高度场上均受西南气流的影响, 带来了充沛的水汽, 根据海气状况分析此次海雾类型为平流雾。

抗缪勒氏管激素Ⅱ型受体(anti-Müllerian hormone receptor Ⅱ, Amhr2)是抗缪勒氏管激素(anti-Müllerian hormone, Amh)的特异受体。amhr2基因在鱼类性腺分化和发育中发挥重要作用, 更决定了有的鱼种的性别, 然而, 相关功能研究较为有限。本研究旨在明晰amhr2在我国重要海水养殖鱼类—牙鲆(Paralichthys olivaceus)性腺分化和发育过程中的表达特征, 并初步探究其功能。首先, 克隆了牙鲆amhr2-CDS序列, 共1536bp, 编码511个氨基酸。系统发育分析显示牙鲆Amhr2近C端较为保守, 与其他硬骨鱼类聚为一枝, 并与上游sp1以及下游的prr13和PCBP2在基因组中共定位。蛋白结构分析显示, 牙鲆Amhr2包含信号肽、跨膜结构域和保守的酪氨酸蛋白激酶结构域。进而, 利用实时荧光定量PCR (qPCR)分析表明, 牙鲆amhr2主要表达于性腺, 且在精巢中的表达极显著高于卵巢(P< 0.01), 其在I-V期精巢中持续高表达, 而在卵巢中仅在I期高表达, 后显著下降(P< 0.05)。性腺分化期基因的表达, 是对雌核发育组(对照组, 20 ± 0.5℃, 100%雌性)与雌核发育高温诱导组(HT组, 28 ± 0.5℃, 100%雄性)鱼苗进行检测的, amhr2在对照组全长(total length, TL)2cm的实验鱼性腺中表达最高, 后逐渐下降; 而HT组实验鱼性腺中的表达呈现先上升后下降的趋势, 并在精巢开始分化的6cm TL时表达最高。利用Hela细胞进行亚细胞定位分析发现, Amhr2与其配体Amh均定位于细胞质。同时, 通过原核表达重组牙鲆Amh, 并用其孵育离体性腺组织, qPCR分析显示精巢中amhr2的表达没有显著变化, 但卵巢中表达显著上升(P< 0.05)。进一步通过双荧光素酶报告分析表明, Amh和Amhr2共转染能够显著抑制雌激素合成的关键芳香化酶基因cyp19a的表达(P< 0.01)。综上所述, 牙鲆amhr2主要表达于精巢, 但在不同性腺发育时期表达不同, 且其可能与Amh共同影响cyp19a的转录, 对雄性表型形成的启动和性腺发育起作用。

为了解广西北海红树林宜林滩涂大型底栖动物群落特征, 本文首次在北海市选择了2条光滩断面、2条有少量互花米草分布的断面和2条被互花米草覆盖的断面开展生态调查, 调查了大型底栖动物的群落结构特征, 并分析了其与环境因子之间的关系。结果表明, 调查区域大型底栖动物共29种, 不同生境的软体动物生物量、节肢动物栖息密度及蟹洞数量差异显著(P< 0.05), 大型底栖动物的种类组成与沉积物的偏态显著正相关(P< 0.05)。光滩样地黄金村HJ群落结构稳定, 其余样地大型底栖动物的群落结构均不稳定。互花米草的生长会对大型底栖动物群落结构产生影响。

本文以丝鳍圆天竺鲷(Sphaeramia nematoptera)为研究对象, 观察记录了其繁殖习性以及胚胎发育和胚后发育的过程。研究结果表明: 丝鳍圆天竺鲷的繁殖活动由雌鱼主导, 在凌晨1点至3点交配, 产卵受精后由雄性口孵, 产卵间隔期为11~18d, 无季节性。雌鱼单次产卵3126~4882粒, 受精卵近圆球形, 卵径(720±10)μm, 内有数颗油球; 在水温(27.0±0.5)℃条件下, 受精卵经过卵裂期、囊胚期、原肠期、神经胚期、器官形成期到出膜需187h。丝鳍圆天竺鲷胚后发育分为仔鱼期、稚鱼期、幼鱼期和成鱼期, 初孵仔鱼全长(2.8±0.1)mm, 口裂高度(0.202±18)mm, 孵化后第二天仔鱼开口摄食; 孵化后24d鳍条形成, 身体出现两条黑色条带, 结束浮游阶段, 进入稚鱼期; 孵化后50d鳞片完全形成, 体色斑纹等外形特点与成鱼相同, 进入幼鱼期; 孵化后360d性腺发育成熟, 具备生殖能力。

本文基于城市安全韧性三角形模型, 构建韧性城市视角下的风暴潮灾害综合风险评价框架, 采用2011—2020年福建省33个沿海县(区、市)数据, 通过城市适灾韧性评价指标体系, 科学评价福建沿海城市适灾韧性水平时空分异特征, 借助地理信息分析工具, 综合风暴潮灾害危险性、脆弱性和城市韧性的评价结果, 实现福建省域尺度风暴潮灾害综合风险区划。结果表明: (1)福建省2020年沿海城市适灾韧性水平从高到低依次为: 福州、厦门、漳州、泉州、宁德、莆田; (2)随着各沿海城市适灾韧性水平的稳步提升, 福建省风暴潮灾情等级指数呈下降趋势; (3)风暴潮综合风险I级区主要分布在莆田的兴化湾、湄洲湾沿岸; (4)在灾害防御建议方面, 应重点关注河口、喇叭型湾口等地区, 应重点防范北部路径和中部路径的台风风暴潮, 应因地制宜制定海洋防灾减灾对策和韧性城市建设规划。

红树林生态系统对生态安全、社会和经济可持续发展提供巨大生态支持功能。本文以雷州半岛1995、2005、2015、2020年4期Landsat TM/OLI(Landsat Thematic Mapper/Operational Land Imager)影像为数据源, 考虑不同区域的潮汐规律, 使用决策树分类方法, 并结合人工修正提取了多年红树林的分布范围。根据谷歌同期高分影像进行精度验证, 4期红树林结果的总体精度分别为99.79%、98.95%、99.45%、99.15%, Kappa系数为0.9913、0.9642、0.9624、0.9766 。雷州半岛红树林的时空变化的分析结果表明, 近25年来红树林湿地呈现先减少后增加的模式, 具体表现为: (1) 雷州半岛红树林分布集中分布在英罗港、安铺港、企水港、海康港、乌石港、流沙港、外罗港、雷州湾、通明海和湛江湾等波浪掩护作用良好的泥质滩涂港湾或河口湾内, 徐闻县海安镇至锦和镇与吴川市吴阳镇以东的海岸因相对平直的海岸缺乏对波浪掩护、土壤条件差等因素, 无红树林分布; (2) 雷州半岛各市县均有红树林分布, 早期麻章区红树林面积最大, 其次为雷州市和廉江市, 赤坎区红树林分布最少, 现状廉江市的红树林占比最大; (3) 雷州半岛流失红树林面积多于新增红树林面积, 其中麻章区红树林面积流失最多, 占流失面积的一半; (4) 红树林与非红树林的互相转换类型中水体、滩涂与养殖占主体。区域红树林的精细监测变化分析, 能够为红树林湿地保护部门的工作和生态资源的可持续发展提供依据。

为获得具有生物活性的化合物, 对一株分离于北部湾钉螺菌株Aspergillus fumigatus DL-p0m-g2的化学成分及药理活性进行研究。综合应用反相ODS (octadecylsilyl) 柱色谱、半制备液相等多种色谱学方法进行分离纯化, 根据化合物理化性质、质谱和核磁共振波谱学数据进行结构鉴定, 并对分离得到的化合物进行细胞毒活性、抑菌活性和胆固醇转运蛋白NPC1L1 (NPC1-like intracellular cholesterol transporter 1)蛋白结合等生物活性评价。实验共分离得到21个生物碱类化合物和1个甾体, 分别鉴定为6-methoxyspirotryprostatin B (1)、spirotryprostatin A (2)、fumitremorgin C (3)、cyclotryprostatin A (4)、fumitremorgin B (5)、pseurotin A (6)、azaspirofuran A (7)、azaspirofuran B (8)、cephalimysin C (9)、cephalimysin B (10)、fumiquinazoline C (11)、fumiquinazoline B (12)、fumiquinazoline A (13)、fumiquinazoline D (14)、fumiquinazoline F (15)、tryprostatin B (16)、verruculogen (17)、chaetominine (18)、bisdethiobis(methylthio)glitoxin (19)、helvolic acid (20)、7-deacetylpyripyropene A (21)、terezine D (22)。其中化合物6对人肝癌细胞(HepG2)、人肺癌细胞(A549)、人直肠癌细胞(HCT116)有一定的细胞毒活性; 化合物1、3和20对金黄色葡萄球菌表现出抑菌活性; 化合物14与NPC1L1蛋白具有较好的结合, 显示其在降脂药物开发中的研究潜力。

水体体散射函数(volume scattering function, VSF, \beta \left(\theta ,\lambda \right))、吸收系数 a\left(\lambda \right)及衰减系数 c\left(\lambda \right)是海水固有光学特性的基础性参数, 基于上述参数可以进一步推算得到水体所有特征性光学特性参数, 进而为海洋初级生产力、全球碳循环等基础和前端领域研究以及水色遥感、水环境监测及灾害预警、水下光场分布、目标追踪、光伏发电等军民融合领域的应用和发展提供重要的数据支撑。受限于体散射函数的强方向性, 其测量技术难度大且发展不成熟。文章以高角度分辨率多角度体散射函数及衰减系数高频剖面测量为目标, 研发了可同步获取17个角度体散射函数、水体衰减系数、剖面深度及温度信息的快速剖面测量仪(volume scattering and attenuation meter, VSAM), 其测量频率最高可达20Hz, 体散射函数测量角度范围为10°~170°, 角度分辨率10°, 剖面最大工作深度200m。利用VSAM对三亚湾和崖州湾水体光学特性分布进行剖面调查研究: 整体上, 崖州湾和三亚湾水体体散射函数及衰减系数均存在较大的水平、垂直及角度(体散射函数)变化特征; 同一水层, 自西向东衰减及体散射函数呈递减趋势; 同一站位, 衰减及体散射函数随剖面深度呈递增趋势; 前向10°体散射函数最大, 后向120°体散射函数最小, 前后向体散射函数相差2个数量级甚至更高。结合同期获取的水体浊度和叶绿素浓度剖面调查结果发现, 浊度是崖州湾水体体散射函数及衰减系数显著高于三亚湾的主导贡献者, 且上述海域水体浊度与颗粒物散射 {\beta }_{\text{p}}\left(90°,650\right)及衰减 c_{\text{p}}\left(650\right)具有很好的线性相关性。VSAM测得的衰减系数及后向体散射函数分别与Viper (Trios公司, 德国)及ECO-VSF3 (Seabird公司, 美国)测量结果在剖面分布上具有较好的一致性。

热带西南印度洋温跃层深度较浅, 该海域温跃层的变化与海表温度具有密切的联系, 具有独特的海气相互作用。文章基于观测资料和模式资料分析了4至6月热带西南印度洋海表增暖对热带印度洋-西太平洋的气候影响。结果表明, 4至6月热带西南印度洋海表增暖增强了当地的对流活动, 导致热带西南印度洋降水的增加; 热带印度洋的低空出现了关于赤道反对称的“C型”风场异常, 即赤道以北为异常的东北风, 赤道以南为异常的西北风; 5月至6月北印度洋低空异常的东北风会减弱亚洲夏季风, 北印度洋海表潜热释放减少, 北印度洋海表增暖。热带西南印度洋海表增暖的气候影响并不局限在热带印度洋地区, 其增暖能加热对流层大气, 激发东传的大气开尔文波, 热带西北太平洋低层的东风响应在信风的背景下也能触发局地的海气正反馈, 两者共同有利于热带西北太平洋地区低空反气旋式风场的维持。反气旋式风场异常在5、6月能增强季风水汽输送, 使得我国长江流域的降雨显著增多。该研究结果揭示了热带西南印度洋加热异常可引起横跨北印度洋-热带西太平洋的海气相互作用, 为我国东部地区夏季降水预报提供了有益参考。

以18S rDNA V4区为目标基因, 采用Illumina Miseq高通量测序技术, 对深圳湾2019年冬季—2021年春季4个季节海水中浮游植物群落结构进行研究, 并整理该海域有害藻华生物的历史纪录数据, 以探讨深圳湾有毒有害浮游植物的群落组成及演替规律。高通量测序结果显示, 深圳湾海域真核浮游植物含硅藻、甲藻、绿藻、褐藻、定鞭藻、隐藻和红藻7个类群, 共82科269种。其中以微微型浮游植物为主要类群, 春季和秋季以微拟球藻(Nannochloris sp.)为优势种, 夏季以球等鞭金藻(Isochrysis galbana)为优势种, 冬季以极小海链藻(Thalassiosira minima)为优势种。冬季浮游植物多样性指数为全年最高。此次调查共检测出有毒有害浮游植物32种, 其中甲藻15种、硅藻13种、褐藻3种、定鞭藻1种。与历史资料相比, 深圳湾海域的有毒有害浮游植物呈微型化和多样性逐渐增加的趋势, 呈现由甲藻或硅藻为主的有毒有害单类群群落演替到以甲藻和硅藻为主的有毒有害双类群群落的趋势。

利用分子鉴定和形态学分析, 对采自广东湛江的江蓠科物种进行了分类学研究。经鉴定, 共发现4种江蓠科物种, 即细基江蓠Gracilaria tenuistipitata、硬江蓠G. firma、帚状江蓠G. edulis和异枝拟江蓠Gracilariopsis bailinae。文章详细讨论了这4种江蓠的分类学特征和系统发育关系, 在此基础上结合文献数据, 明确了细基江蓠、细基江蓠繁枝变种G. tenuistipitata var. liui与长喙江蓠G. longirostris为同一个种, 以及硬江蓠G. firma与张氏江蓠G. changii为同一种。本研究修订了我国南方沿海江蓠科物种的分类信息, 也为湛江海域大型海藻资源的保护和开发提供了分类学依据。

采用解剖观察、卵巢组织切片和透射电镜技术对广西北部湾海域织锦巴非蛤(Paphia textile)的卵巢发育、卵子发育及卵黄粒合成过程和特点进行探讨。结果表明, 织锦巴非蛤在1周年内具有1个繁殖周期, 根据卵巢发育时期划分为5个时期, 分别为增殖期(5月—7月)、生长期(7月—9月)、成熟期(9月—11月)、排放期(11月—翌年1月)、休止期(翌年1月— 4月)。根据织锦巴非蛤卵子发育和卵黄合成的相关特点, 可将卵子发育划分4个主要阶段, 第一阶段为卵原细胞, 第二阶段为卵黄合成前期卵母细胞, 第三阶段为卵黄合成期卵母细胞, 第四阶段为卵黄合成后期卵母细胞, 其中卵黄合成期是卵黄粒生成的重要时期, 在此期线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体等细胞器通过不同的方式合成卵黄粒。此外, 海区水温与织锦巴非蛤卵巢发育密切相关, 是影响织锦巴非蛤卵巢发育的重要因素。广西北部湾海域织锦巴非蛤为雌雄异体, 未发现雌雄同体现象。

为了解广西北部湾海域织锦巴非蛤(Paphia textile)精巢发育、精子发生及成熟精子的超微结构, 文章采用解剖观察、精巢组织切片、扫描和透射电镜技术进行了研究。结果表明, 所采集织锦巴非蛤中未发现雌雄同体, 观察的个体皆为雌雄异体, 将其精巢发育划分为增殖期、生长期、成熟期、排放期、休止期5个时期, 织锦巴非蛤精巢成熟与排放期在9 月—翌年1月。精子发生分为精原细胞期、初级精母细胞期、次级精母细胞期、精细胞期、成熟精子期5个时期。织锦巴非蛤成熟精子由头部、中部和尾部组成, 为典型的鞭毛型精子, 全长约为46.04μm。精子头部分为顶体和精核, 顶体为圆锥形, 精核呈长圆柱形, 前端直径约为0.71μm, 后端直径约为1.34μm; 中部由4个环绕成瓣状的线粒体与2个相互垂直的近、远端中心粒组成; 尾部鞭毛长约38.8μm, 直径约为0.21μm, 外被质膜, 为典型“9+2”双联体微管结构。研究结果为织锦巴非蛤的繁殖生物学、人工苗种繁育及种质资源保护提供研究基础。

为探究广西北部湾海域施氏獭蛤精巢周年发育、精子发生的组织学和超微结构变化, 文章采用组织切片、扫描及透射电镜技术对广西北部湾海域施氏獭蛤精巢周年发育、精子发生和超微结构进行了研究。结果表明, 广西北部湾海域施氏獭蛤精巢发育周期为1年, 可划分为增殖期、生长期、成熟期、排放期和休止期, 繁殖盛期为12月至翌年4月, 每期5%~10%个体精巢发育略滞后。精子发生可划分为增殖期、生长期、成熟期和变态期。雄性生殖细胞的发育可划分为精原细胞期、初级精母细胞期、次级精母细胞期、精细胞期、成熟精子期。施氏獭蛤精子属于鞭毛型, 全长(39.76±0.50)μm。精子头部由近椭圆形的顶体和精核组成, 顶体底部与精核相连处凹陷形成亚顶体腔, 精核顶部形成核前窝, 精核底部形成核后窝, 细胞核内电子密度均匀, 核中部存在间隙。中心粒复合体周围有4个线粒体围绕组成精子中部, 线粒体近圆形, 内嵴明显。质膜包裹轴丝形成精子尾部, 尾部横切面可明显观察到“9+2”双联体微管结构。此外, 施氏獭蛤存在A、B两种不同类型的精原细胞, A型精原细胞核内核仁不明显, B型精原细胞核内核仁明显, B型精原细胞存在于增殖期和生长期。

岛屿生境和生物群落组成独特, 但有关岛屿蛭态轮虫的研究报道较少。为研究岛屿环境蛭态轮虫的物种多样性, 于2021—2022年在广西涠洲岛苔藓、土壤、竹叶、松树落叶、其他落叶、带柄植物花瓣和燃烧后叶杆共7种生境进行调查, 共记录蛭态轮虫3科8属53种, 其中中国新记录种3种, 结果显示涠洲岛蛭态轮虫物种多样性高(占全球已报道蛭态轮虫物种数量10.6%)。前4种生境间物种丰富度差异显著(p<0.0001), 且不同生境间物种组成差异性显著大于同类生境内物种组成差异(p=0.001), 表明蛭态轮虫生境偏好明显; 指示种分析(IndVal)表明, 共有10种蛭态轮虫显著偏好某一生境。

通过对广西北海、广东湛江和福建宁德3个地区可口革囊星虫的脂肪酸、水解氨基酸、游离氨基酸和重金属含量等进行测定, 了解可口革囊星虫的肌肉品质、呈味特征并进行食用健康风险评价。在脂肪酸组成方面, 在3个地区的可口革囊星虫中均检测出22种脂肪酸, 其高胆固醇血症指数(hypercholesterolemia index, HI)分别为北海13.11、湛江14.09、宁德16.64; 致动脉粥样硬化指数(atherogenic index, AI)分别为0.49、0.49、0.56; 致血栓形成指数(thrombosis index, TI)分别为0.62、0.75、0.81。在水解氨基酸组成方面, 在3个地区的可口革囊星虫中均含有17种水解氨基酸, 总氨基酸含量(total amino acids, TAA)分别为北海159.70mg·g^-1、湛江155.97mg·g^-1、宁德161.49mg·g^-1, 且无显著性差异; 根据联合国粮农组织/世界卫生组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations / Word Health Organization, FAO/WHO)评分模式, 以氨基酸评分(amino acid score, AAS)和化学评分(chemical score, CS)为标准时, 3个地区的可口革囊星虫的第一、第二限制性氨基酸均分别为蛋氨酸＋胱氨酸、缬氨酸; 另外, 必需氨基酸指数(essential amino acid index, EAAI)分别为11.14、10.62、11.37, 说明3个地区可口革囊星虫均可作为理想的蛋白源。在游离氨基酸组成方面, 北海可口革囊星虫含15种游离氨基酸, 湛江和宁德可口革囊星虫均含16种游离氨基酸, 游离氨基酸总含量差异显著(p < 0.05); 根据味道强度值(taste activity value, TAV)分析得知, 3个地区游离氨基酸中谷氨酸、甘氨酸和丙氨酸的TAV值均大于1, 说明这3种氨基酸对呈味贡献最大。在重金属含量方面, 北海、湛江的可口革囊星虫体内各重金属元素含量大体呈现出Zn > Pb > Cu > As > Cd > Hg的规律, 而宁德地区的重金属含量规律为Zn > Cu > Pb > As > Cd > Hg, 3个地区的可口革囊星虫都受到重金属Pb的重度污染, 其中宁德地区的最为严重; 综合污染指数(P)表明, 北海地区的可口革囊星虫的重金属污染接近轻度污染的警戒水平, 综合污染指数为0.96; 宁德和湛江两地的可口革囊星虫受到重金属的轻度污染, 综合污染指数1 < P < 2; 3个地区可口革囊星虫的单一重金属危害系数(target hazard quotient, THQ)及复合重金属危害系数(compound target hazard quotient, TTHQ)均小于1, 说明成人和儿童食用这些可口革囊星虫不存在健康风险。

红树林位于海洋与陆地的交界处, 其高效的碳汇能力易受多方面因素的影响。文章通过分析植物生长指标、生物量、植被碳储量和土壤碳储量以及土壤容重等参数, 研究了树种类型和潮滩高程对广东湛江高桥区红树林群落碳汇功能的单独作用和耦合效应。结果表明, 高桥红树林的固碳总量为4.98×10¹⁰g, 碳密度为107.76×10⁶g·hm^-2, 土壤碳积累是该红树林固碳的重要贡献。不同潮滩红树林的碳储量受树种差异的影响显著, 且低潮滩的红树林碳储量显著高于高潮滩和中潮滩, 而潮滩高程仅对无瓣海桑群落的碳储量具有显著影响。无论是植物碳库还是土壤碳库, 中潮滩红海榄群落和低潮滩无瓣海桑群落的碳密度最高。红树群落的土壤有机碳含量在垂直方向分布均匀, 各土层间无显著差异。在高潮滩和中潮滩, 土壤有机碳含量的垂直分布受树种影响, 大部分桐花树群落的土壤有机碳含量显著高于同土层的秋茄群落、白骨壤群落和无瓣海桑群落, 而树种对低潮滩各土层有机碳含量无显著影响。虽然树种类型和潮滩高程可影响土壤容重与土壤有机碳含量间的作用关系, 但线性拟合结果以负相关关系为主。

对海洋真菌Phaeosphaeriopsis sp. ZYX-Z-811发酵液中次生代谢产物进行分离鉴定, 并评价其生物活性。采用正相硅胶柱色谱、反向C18柱色谱、高效液相色谱、SephadexLH-20凝胶柱色谱等技术进行分离纯化, 共分离得到10个化合物, 利用核磁及红外和紫外波谱技术对分离的单体化合物进行结构鉴定, 分别为4-epi-lignicol (1)、lignicol (2)、6-demethylkigelin (3)、6,8-dihydroxy-3,4,7-trimethylisocoumarin (4)、6,7-dimethoxymellein (5)、musaone A (6)、2-(4-hydroxyphenyl)ethylacetate (7)、3-吲哚甲醛 (8)、吲哚-3-乙酸甲酯 (9)、对羟基苯甲酸甲酯(10), 其中化合物1为未发表的化合物, 文章通过电子圆二色谱(electrostatic circular dichroism, ECD)计算确定了其绝对构型。对这些化合物分别进行抗氧化和α-糖苷酶抑制活性评价, 发现化合物10有弱的抗氧化活性。

为获得具有较好抑制植物病原菌活性的化合物, 对一株海洋链霉菌Streptomyces sporoverrucosus 33510的化学成分及活性进行了研究。使用高效液相色谱(high performance liquid chromatography, HPLC)、半制备液相色谱(semi-pre HPLC)、柱色谱(colume chromatography, CC)、薄层色谱(thin layer chromatography, TLC)和重结晶等分析及分离技术对该菌株的发酵产物进行了分离纯化。采用核磁共振(nuclear megnetic resonance, NMR)、质谱(mass spectra, MS)、旋光(optical rotatory dispersion, ORD)等波谱学方法对得到的化合物进行结构鉴定。通过滤纸片法对化合物进行抑菌活性检测。从33510菌株的发酵产物中共分离得到10个化合物, 分别为: cyclo(D-Pro-D-Leu) (1)、bisphenol A (2)、methylp-hydroxyphenylacetate (3)、N-phenethylacetamide (4)、3-indole-methylethanoate (5)、dibutyl phthalate (6)、cyclo(D-Pro-L-Leu) (7)、cyclo(D-Pro-L-Ile) (8)、cyclo(L-Pro-L-Phe) (9)和cyclo(L-Leu-L-Val) (10)。除化合物5和9外, 其他8个化合物均为首次从该菌种中分离得到。抑菌结果表明, 抑菌摩尔浓度为0.19mmol·L^-1时, 化合物2对板栗疫病菌(Cryphonectria parasitica)的抑制效果为高敏(抑菌直径为20mm)。

为了研究柱状角孔珊瑚(Goniopora columna)水螅体的次级代谢产物, 采用硅胶柱层析、凝胶柱层析及半制备高效液相色谱对柱状角孔珊瑚水螅体粗提物中次级代谢产物进行分离纯化, 利用现代波谱技术鉴定其结构, 并对获得的次级代谢产物进行非小细胞肺癌A549细胞(non-small cell lung cancer A549 cells, NSCLC)的抗癌活性筛选。结果表明, 从柱状角孔珊瑚水螅体中分离鉴定出8种化合物, 分别为alkalgoniopora A (1)、茶碱 (2)、胸腺嘧啶脱氧核糖核苷 (3)、尿嘧啶 (4)、胸腺嘧啶 (5)、pregna-5,20-dien-3β-ol (6)、cinnamic acid (7)和原儿茶酸 (8), 其中化合物1为新发现的生物碱。初步细胞毒活性测试显示, 化合物1、2和6对NSCLC增殖有较弱的抑制活性, 其余化合物对NSCLC增殖无明显抑制活性。

传统生物礁成因理论质疑钙藻形成坚固生物礁抗浪结构的能力, 将钙藻归类于附礁生物群落。文章利用微焦X射线扫描成像技术(X-CT), 研究“西科1井”、“西永2井”中新世红藻珊瑚藻科南海奇石藻(新种)格架岩和绿藻仙掌藻节片岩岩芯。通过三维层析成像直观透视图像, 发现钙藻生物营造的藻礁抗浪结构, 包括典型红藻柱状格架结构、障积结构和绿藻仙掌藻节片结构, 证实钙藻植物是主要的造礁造岩生物。通过三维孔隙重构, 获得总孔隙体积、面孔率、孔隙度的物性参数, 验证了藻礁是南海沉积盆地中新世重要的油气储集层。提出了藻礁成因模式: 造礁钙藻适应海面升降逐步演替-取代, 经过钙化-埋藏化石化-白云石化, 沉积生成藻礁云岩, 造成中新世西沙礁纵向序列的增长。

由于磁异常条带识别的不确定性而使其具有多解性, 因此对于应用磁异常条带对比得出的南海中央海盆海底初始扩张时间一直存在较大的争议。随着南海勘探活动的不断深入和资料的大量积累, 有必要对这一重要问题给予重新认定。最新研究发现: 南海中央海盆初始扩张区域的南、北边缘发育晚始新世—早渐新世(T₇—Tog)沉积层序, 说明洋壳基底之上的最早沉积层年代要老于原来认识的32—33Ma。在南海, 持续时间长、活动强烈、形成近东—西向构造体系的变革运动发生时间为40Ma左右。南海陆缘不整合面对比证实, 将T₈界面(37.2—40Ma)作为南海初始扩张的破裂不整合面更为准确。由此得出结论, 南海中央海盆海底初始扩张时间应为39—40Ma 左右。

海洋地质调查中获取大量海洋沉积物柱状样样品测试分析数据, 样品测试分析目的不同导致柱状样数据采样深度不同, 由此造成地质取样数据在三维空间上呈现不规则散点状分布。传统聚类算法无法在三维空间上对此类不规则散点数据进行聚类分析。对此, 文章设计了一种基于空间插值的不规则地质样品测试分析数据聚类算法, 有效地将三维样品测试分析散点数据降为二维数据后进行聚类分析, 本算法较好地解决了地质体中试验测试数据的不均衡性问题, 为海洋地质大数据分析提供了基础技术方法。

文章基于深地震探测数据与大洋钻探资料, 研究了南海北部被动陆缘洋陆转换带张裂-破裂机制科学问题。2018—2023年在国家基金委共享航次的协助下, 实施了三维深地震探测实验, 共投放海底地震仪52台次, 海底电磁仪2台次, 放炮数量达8750炮, 累积获得了294Gb的第一手数据, 并取得了一系列的创新性成果: 1) 首次获得南海北部陆缘洋陆转换带深达上地幔的三维速度结构, 精准确定了研究区洋陆转换带三维空间展布范围宽度为10~20km; 2) 揭示南海北部陆缘异常活跃的岩浆作用, 提出了不同时间段的构造与岩浆相互作用方式, 岩浆活动随着伸展作用不断向洋迁移并逐渐占据主导地位; 3) 建立了边缘海独特的张裂-破裂地质演化模型, 最后一期强烈的岩浆活动导致岩石圈破裂, 形成由玄武岩为主的“鳄鱼嘴”构造, 同时张裂-破裂过程沿其陆缘走向又存在显著的构造-岩浆差异性。

页岩气、致密油气等非常规油气资源开发, 关键在于提质增效降低成本。文章阐明了海南近海福山油田流一段薄互层致密砂岩采用本地石英砂替代陶粒作为主流支撑剂的低成本和优化裂缝导流能力的适应性特征; 提供了海南本地20/40目石英砂和20/40目陶粒室内试验评价结果, 在不同应力不同铺置浓度条件下, 20/40目石英砂和20/40目陶粒具有不同的导流能力; 进一步揭示了地质参数相近两口开发井, 在数值模拟优化试验基础上实施现场试验的结果: 裂缝导流能力达到21D·cm, 可满足流一段致密砂岩储层的导流需求; 在35Mpa应力条件下, 10kg·m^-2铺置浓度的20/40目石英砂可获得21D·cm以上的导流能力。现场试验表明, 石英砂试验井压裂后前期基本可与陶粒试验井效果相同, 随着开采时间延长, 使用陶粒井的累计产油量和稳产有效期均超过使用本地石英砂开发井。因此, 陶粒支撑剂经济效益更高, 陶粒支撑剂值得继续长期和规模化使用。