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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

海洋原核生物碳流向的时间序列研究有限, 尤其在中国南海海域。在三亚湾开展的为期一个月的研究中, 我们分析了原核生物的微型浮游动物摄食率与病毒裂解率的时间序列变化。结果表明, 原核生物的生长率(μ)高于病毒裂解率(v)和微型浮游动物摄食率(g)之和, 平均值为(2.69±0.66)d^-1, 范围为1.61~3.87d^-1; 病毒裂解率平均值为(0.77±0.34)d^-1, 范围为0.31~1.21d^-1; 微型浮游动物摄食率平均值为(0.83±0.58)d^-1, 变化范围为0.12~1.88d^-1。原核生物的病毒裂解碳量(C_v)和微型浮游动物摄食碳量(C_g)相当, 均达到~10⁶fg·mL^-1。病毒裂解率与微型浮游动物摄食率呈负相关关系, 裂解百分比(P_v)与摄食百分比(P_g)同样也呈负相关; 然而, 病毒裂解碳量和微型浮游动物摄食碳量呈显著正相关。原核生物的病毒裂解作用和微型浮游动物摄食作用的强度在时间序列上的变化幅度较大, 而总体上裂解作用和摄食作用对原核生物死亡率的贡献相当, 共同组成了原核生物碳流向的两个重要途径。南海三亚湾原核生物的碳流通途径研究为认知海洋生产力结构和碳循环机制提供了数据支持。

海草床与红树林、珊瑚礁并称为地球上三大典型的近海海洋生态系统, 具有极高的生态服务功能, 被誉为“海洋之肺”。海草床具有较高的初级生产力水平, 在维持海洋生态系统的平衡与稳定方面发挥着核心作用。海草根际的真核生物对海草的生长发育至关重要, 在维持海草健康和生态系统碳、氮等营养元素循环过程中发挥重要作用。文章利用高通量测序技术分析了山东沿海地区中国川蔓草(Ruppia sinensis)、鳗草(Zostera marina)和日本鳗草(Zostera japonica)根际真核生物的多样性特征、群落结构及其与环境因子的关系。结果表明, 海草根际真核生物以藻类、后生动物和原生动物为主, 优势类群为绿藻门(Chlorophyta)和环节动物门(Annelida)。海草根际真核生物群落结构与根际沉积物的总碳含量、亚硝酸盐含量、铵盐含量和沉积物粒径大小显著相关。共现性网络分析揭示, 日本鳗草根际真核生物之间的互作关系更加复杂。

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。

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。

文章采用近海波浪数值模式(simulation wave nearshore, SWAN), 在西沙岛礁区域进行网格加密, 部分区域采用实测地形数据, 以1999—2023年第五代欧洲中期天气预报中心大气再分析资料(the fifth generation ECMWF atmospheric reanalysis of the global climate, ERA5)作为驱动, 对岛礁区域进行了波浪模拟。利用位于西沙群岛和中沙群岛的实测资料验证模型性能, 统计量显示模型在有效波高模拟上性能良好。对25a (1999—2023年)的模型结果分析表明, 空间维度上, 宣德环礁波浪呈现东北强、西南弱分布, 整体由东北向西南传播, 经礁盘阻挡, 西南部有显著的波影区; 时间维度上, 12月波浪强度最强, 5月最弱, 12月至次年5月逐渐减弱, 5月至12月逐渐增强。从量化来看, 平均有效波高在环礁大部分区域有轻微减小趋势(0~0.2cm·a^-1), 礁盘部分区域轻微增大(0~0.2cm·a^-1); 99百分位有效波高大部分区域增大(0~0.7cm·a^-1), 小部分礁盘区域减小(0~0.4cm·a^-1), 表明台风等极端天气对宣德环礁的影响呈增大趋势。逐月分析, 宣德环礁平均有效波高上升、下降趋势的月份均为6个月, 10月上升幅度最大(≤0.8cm·a^-1), 11月下降幅度最大(≤1.7cm·a^-1); 90百分位有效波高在东北季风和西南季风转换的最后一个月(2月和8月)轻微下降; 99百分位有效波高与平均有效波高相比, 8月和9月变化趋势相反, 即8月台风等恶劣天气影响逐年下降, 9月逐年上升。曼-肯德尔检验(Mann-Kendall test)表明部分区域趋势显著性水平较高, 结论具备一定可信度。

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。

采用波浪相位解析的非静压模型(XBeach non-hydrostatic, XBeach-NH)添加了基于Morison方程的拖曳力项, 对大糙率礁面的波浪的运动特征及礁面拖曳力系数进行了数值模拟仿真分析, 通过对光滑礁面和粗糙礁面上不同位置自由液面时间序列以及波高和平均水位沿礁分布对模型进行了验证。文章应用校核好的数值模型对比分析光滑礁面和粗糙礁面时礁缘附近及礁坪上自由液面时空分布特征, 最后利用XBeach-NH模型模拟的结果校核出所有粗糙礁面实验工况最优拖曳力系数值。结果表明, XBeach-NH模型能够较好地模拟波浪的沿礁运动过程, 在其基础上加入基于Morison方程的拖曳力项能够合理地模拟粗糙礁面阻力特性。糙率单元的存在导致波浪受到更大的底部摩阻的损耗, 粗糙礁面较于光滑礁面的沿礁的波高增水显著减小。波浪传播过程出现高阶谐波和自由波, 光滑礁面和粗糙礁面均会出现二次甚至更高次谐波, 礁面糙率单元的存在会明显减小二次谐波的量级。在粗糙礁面, 糙率单元对波能的产生有明显耗散现象。小水深且波高较小时拖曳力系数较大, 这与浅水时水流阻力增大有关, 大周期(长波)时拖曳力系数较大, 而波高较大(波浪的非线性较强)时拖曳力系数的变化取决于礁坪水深。

基于2022年南海H2站位(17°N, 116°E)直接观测的4000m湍流数据, 对南海东北部的湍流混合参数(包括湍动能耗散率、混合率、Thorpe尺度等)的垂向分布进行综合化研究。混合率与Thorpe尺度分别从湍流耗散和水体翻转角度表征湍流混合强度, 二者在1500~4000m深度每500m的平均参数波动一致, 呈现大-小-大-小的4层分布(反z形), 具有高相关性。文章采用MacKinnon-Gregg参数化模型对此站位进行了良好估算, 发现估算的混合率和Thorpe尺度间整体相关系数也高于0.7。基于二者的相关系数分布, 分别挑选混合率和Thorpe尺度强相关(1755m)和弱相关(3785m)区域进行小波分析, 发现强相关区域的能量多尺度级串更加剧烈, 证明参数间的相关系数确可用于识别真实的湍流混合, 有效去除仪器和海洋环境造成的虚假误差。

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。

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。

封闭海湾沉积物的污染状态直接影响海岸生态环境安全。杏林湾作为人工封闭海湾, 在实施环湾截污措施后, 水质仍存在不稳定达标风险, 危及区域城市经济与社会发展。本文对厦门杏林湾沉积物样品的污染状态进行分析和指标评价, 并提出相应治理对策。分析表明, 湾区表层沉积物有机质(organic matter, OM)含量为1.93%~15.40%, 总氮(total nitrogen, TN)含量为650~3980mg·kg^-1, 总磷(total phosphorus, TP)含量为311~2470mg·kg^-1, 三者均呈现北侧河口和环湾东西两侧区域高, 中部和近海堤处低的分布规律。表层沉积物有机指数为0.07~2.53, 中度和重度污染点位占比54.3%, 主要分布在北侧河口、环湾区域; 表层沉积物TP单因子指数为0.52~4.12, 中度和重度污染点位占比30%, 分布特征与前者类似。沉积物OM、TN、TP污染垂向分布特征表现为含量随采样深度增加逐渐降低, 环湾东西两侧及北部河口区域表层污染富集现象明显。针对评价结果, 提出环保清淤与原位生态基底修复相结合的内源头污染分区、分质治理方法, 可为杏林湾水环境综合治理提供技术支持。

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。

在南海地区, 部分珊瑚岛礁的填海造陆工程已完成, 但由于其特殊的地理环境, 这些岛礁容易受到海啸、风暴潮等自然灾害的威胁。鉴于岛礁自身的防护能力有限, 难以充分保障岛上人员和设施的安全, 因此在岛礁周边建造海岸防护措施尤为重要。本文基于波浪水槽试验, 系统研究了潜堤对次重力波作用下岛礁波浪传播特性及爬高的影响, 重点分析了潜堤对水动力特性、平均水位和波浪爬高的调控作用。研究结果表明, 潜堤显著改变了次重力波的动力学特性, 促使波浪提前破碎, 并在礁坪区域引起低频长波振幅的增加。同时, 潜堤对礁坪上平均水位的影响随有效波高和谱峰周期变化而显著, 表现为平均水位升高; 但当礁坪水深增加或潜堤位置前移时, 平均水位呈下降趋势。此外, 无论潜堤是否存在, 低频长波均是波浪爬高的主要贡献因素。然而, 随着潜堤位置靠近岛礁及礁坪水深增加, 短波爬高逐渐占据爬高组分的主导地位。

本文旨在研究北部湾软珊瑚共附生真菌Scopulariopsis sp. SCSIO 41229的次级代谢产物。采用正相硅胶柱层析、反相硅胶柱层析、薄层色谱、高效液相色谱等多种方法对该菌株的发酵产物进行分离纯化, 通过核磁共振、质谱等波谱学方法并结合理化性质、文献数据比对进行结构鉴定。从中分离得到9个化合物, 分别为neocyclocitrinols A—D(1—4)、penicillenol A₂(5)、环(D-苯丙-L-异亮)二肽(6)、环(L-色-L-苯丙)二肽(7)、(+)-penicilactam A(8)和(8E, 10E)-7-oxo-8, 10-heptadecadienoic acid(9)。化合物1—9均为首次从Scopulariopsis sp.真菌中分离得到。生物活性测试显示, 化合物2、4具有弱抗氧化活性, 化合物2、4和8具有弱乙酰胆碱酯酶抑制活性。

整理中国科学院南海海洋生物标本馆历史馆藏的塔螺科Turridae标本时, 鉴定出属于蕾螺属Gemmula一新记录种, 玫瑰蕾螺Gemmula rosario Shikama & Hayashi, 1977, 标本产自广东汕尾近海。本文对该新记录种的贝壳形态、地理分布和生活习性等进行了描记, 并与其近似种进行了比较讨论。

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。

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。

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。

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。

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。

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。