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当期目录

2021年 第43卷  第9期

2021 年 9 期目录
2021, (9): 1-3.
摘要:
海洋生物
第十二届国际海洋生物技术大会反映的新进展
秦松, 王寅初, 张卫, 陈松林, 隋正红, 张博, 包永波
2021, 43(9): 1-7. doi: 10.12284/hyxb2021148
摘要:
海洋生物技术是规模化生产和利用海洋生物资源获取海洋生物产品和服务的系统工程技术。自1989年日本东京第一届国际海洋生物技术会议以来,国际海洋生物技术在促进海水养殖业健康可持续发展、开发海洋生物制品、保护海洋环境、保护海洋生物多样性以及建设“和谐海洋”等领域得到迅猛发展,不仅促进了传统海洋生物产业的转型升级,还催生了包括海洋天然药物、海洋生物材料等许多新的产业生长点。第十二届国际海洋生物技术会议于2019年9月9−13日在日本静冈召开,会议以“下一代的海洋生物技术”为主题,旨在全球范围内交流海洋生物技术研究和开发的最新进展,强化一个国际层面的“政府−学术−产业”之间的交流与合作平台。这次会议最大的特点是把青年科学家、企业家和政策制定者推向了大会交流的一线。本文针对本次会议反映的新进展,提出我国未来5~10年特别值得关注的重点方向,建议把青年人才特别是学术、工程和产业融合型人才的培养放到最重要的位置,及时布局下一代海洋生物技术的原始创新和新兴产业孵化的战略制高点。
基于个体的西北太平洋柔鱼冬春生群生活史早期生态模型构建
李曰嵩, 白松麟, 余为, 张瑜, 陈新军
2021, 43(9): 33-47. doi: 10.12284/hyxb2021070
摘要:
为了对西北太平洋柔鱼冬春生群生活史早期的生长、死亡、输运和分布等进行研究,将其生长、死亡等早期生物过程进行参数化,利用物理模型(FVCOM-Global)模拟生成北太平洋(10°~60°N,120°E~110°W)三维物理场,采用拉格朗日质点追踪的方法将物理模型和生物模型(基于个体模型)耦合,构建了基于个体的西北太平洋柔鱼冬春生群生活史早期生态模型,并用此模型对1997–2010年冬春生群的输运分布进行数值模拟。模拟结果表明:在一定温度范围内,越靠近最适水温,冬春生群的生长速度越快,当日龄为38 d时,胴长可达到11.76 mm,之后由指数生长逐渐变为线性生长;1997–2010年模拟补充量有年际的波动,在考虑冬春生群亲体量不同的前提下得到的实际补充量最多和最少的年份分别是1999年和2009年;冬春生群在模拟阶段主要位于产卵场内,在25°N以南主要向西部输运,25°N以北逐渐呈向北和向东北方向输运的趋势,尤其在输运后期受强流的影响较大;在垂直方向上,100 m水深以内的仔鱼占比将近一半。本研究能为西北太平洋柔鱼冬春生群的生态动力学深入研究奠定基础。
不同模态下气候变化对智利竹筴鱼补充量的影响
张畅, 李纲, 陈新军
2021, 43(9): 48-58. doi: 10.12284/hyxb2021130
摘要:
智利竹筴鱼(Trachurus murphyi)是东南太平洋重要的经济鱼类之一,其资源量受补充量影响明显,了解补充量状况对智利竹筴鱼资源可持续利用和科学管理具有重要意义。本文基于模态分析将1971−2017年间智利竹筴鱼补充量划分不同模态,运用贝叶斯模型平均法,分析海表面温度、海表面盐度、海表面高度、厄尔尼诺和太平洋年代际振荡5个环境因子在不同模态中对补充量的解释能力,并探讨模态变动对补充量预测的影响。结果表明,第1模态(1971−1980年)更多的受捕捞因素的干扰;第2模态(1981−1990年)厄尔尼诺对补充量变动的解释概率最高;第3模态(1991−2001年)解释概率最高的环境因子为太平洋年代际振荡;第4模态(2002−2015年)厄尔尼诺为解释概率最高的环境因子。对比不考虑模态变动的分析结果,两者存在明显差异,基于不同模态的分析结果对智利竹筴鱼补充量变动的解释更为合理。研究认为,智利竹筴鱼补充量变动受到多个环境因子的影响,在不同模态时期起主导作用的环境因子也不同,推测年代际太平洋年代际振荡冷暖期交替与厄尔尼诺现象可能是诱发智利竹筴鱼补充量发生模态转变的重要因素。建议在未来智利竹筴鱼资源评估与管理中,应该考虑不同的模态变化及其影响因子。
莱州湾鱼卵、仔稚鱼群落结构及多样性的季节变化
杨艳艳, 朱明明, 徐炳庆, 李凡, 高彦洁, 孙春晓, 魏潇, 王斌
2021, 43(9): 59-70. doi: 10.12284/hyxb2021052
摘要:
为了解鱼卵、仔稚鱼的种群动态以及生物多样性的变化规律,2014−2015年利用大型浮游生物网对莱州湾海域20个站位进行表层水平拖网调查。4个航次共采获鱼卵135 275粒,仔稚鱼2 456尾,隶属于9目16科20属。鱼卵、仔稚鱼主要种类变化依次从春季的鳀(Engraulis japonicus)和鰉(Liza haematocheilus),到夏季的赤鼻棱鳀(Thryssa kammalensis)和布氏银汉鱼(Allanetta bleekeri),到秋季的大银鱼(Protosalanx hyalocranius),再到冬季的长绵鳚(Zoarces elongatus)。鱼卵、仔稚鱼的种类组成、数量分布以及群落多样性随季节变化,其中,夏季的丰富度指数(D)和多样性指数(H′)最高,秋季均匀度指数(J′)最高。鱼卵、仔稚鱼从春季到夏季的种类更替率最小。利用R语言聚类树的融合水平值定义划分水平,选择具有最大跳跃的分组水平,将鱼卵、仔稚鱼分为春组、夏秋组和冬组3个组群,春组和夏秋组、春组和冬组主要分歧种均为鳀,夏秋组和冬组主要分歧种为长绵鳚和赤鼻棱鳀。本研究补充了莱州湾海域鱼类早期补充资源的基础数据,旨在为莱州湾渔业资源评估和养护提供依据。
崇明岛内河大型底栖动物群落组成及分布特征
王涛, 童春富, 吴逢润, 从婷婷, 赵成建, 陈振涛
2021, 43(9): 71-80. doi: 10.12284/hyxb2021152
摘要:
大型底栖动物是河流生态系统中重要的生态类群,研究其群落组成及分布特征能为河流生态系统管理提供理论支撑。2018年6月(夏季)和11月(秋季),在崇明岛内河设置16个固定站点,开展了拖网和地笼相结合的大型底栖动物调查,分析研究了崇明岛内河大型底栖动物群落的组成与分布特征及影响因子。调查期间共采集到大型底栖动物14种,分属5目8科,主要为节肢动物。其中,淡水型10种,河口半咸水型3种,降海洄游型1种。从空间分布来看,北横引河记录12种,南横引河记录6种,竖河记录11种;不同河道大型底栖动物群落组成均以淡水型种类为主,主要优势物种为日本沼虾(Macrobrachium nipponense)和秀丽白虾(Exopalaemon modestus);北横引河大型底栖动物群落的物种数、多度及生物量均高于南横引河;而竖河介于两者之间。夏季大型底栖动物群落的物种数、多度和生物量均高于秋季,季节变化是崇明岛内河大型底栖动物群落组成变化的重要特征之一。综合来看,崇明岛内河大型底栖动物群落组成特征兼具内陆河流和河口区特点,它与崇明岛区位特征、河流水文及生境条件、水质特征及区域人类活动等多种因素有关。
厚壳贻贝肠道细菌的生物被膜对其幼虫和稚贝附着的影响
徐嘉康, 王劲松, 方怡涵, 杨金龙, 梁箫
2021, 43(9): 81-91. doi: 10.12284/hyxb2021112
摘要:
为研究肠道细菌在厚壳贻贝(Mytilus coruscus)幼虫和稚贝生长发育过程中的作用,本研究从成体厚壳贻贝肠道中分离出了10株细菌,通过分别形成单一细菌生物被膜,检验其对厚壳贻贝幼虫和稚贝附着的影响和生物被膜特性。实验结果发现,10株肠道细菌所形成的生物被膜均能诱导厚壳贻贝幼虫和稚贝的附着,但不同种类肠道细菌的诱导能力不同,其中Bacillus sp.4对厚壳贻贝幼虫具有高诱导活性,Phaeobacter sp.1具有低诱导活性;Phaeobacter sp.1对厚壳贻贝稚贝具有高诱导活性,Bacillus sp.4具有低诱导活性。通过比较分析 Bacillus sp.4和Phaeobacter sp.1生物被膜的生物量及胞外产物发现,肠道细菌被膜细菌密度、膜厚和胞外脂类对厚壳贻贝幼虫的附着变态无影响,而胞外蛋白和胞外多糖可以影响幼虫的附着变态;对于厚壳贻贝稚贝的附着,肠道细菌被膜细菌密度、膜厚和胞外α-多糖均能影响其诱导活性,而胞外脂类和胞外蛋白无影响。本研究成果可为提高厚壳贻贝的健康生态养殖相关技术提供相关的指导,为解析生物被膜调控厚壳贻贝附着机制和该物种生态健康养殖提供理论依据。
低氧胁迫对军曹鱼幼鱼免疫相关基因转录水平表达的影响
王维政, 杨林桐, 杨二军, 谢瑞涛, 陈刚, 黄建盛
2021, 43(9): 92-101. doi: 10.12284/hyxb2021116
摘要:
为研究低氧胁迫对军曹鱼幼鱼免疫功能的影响,将幼鱼暴露于溶氧浓度为(3.15±0.21) mg/L的水体28 d,测定不同时间点肿瘤坏死因子α (TNFα)、肿瘤坏死因子α诱导蛋白3 (TNFAIP3)、白细胞介素1β (IL-1β)、白细胞介素1受体2 (IL-1R2)、白细胞介素17C (IL-17C)和热休克蛋白70 (HSP70)等免疫相关基因在幼鱼鳃、肝脏、肠道和脾脏中的转录水平表达量。结果显示:(1)在幼鱼的鳃中,TNFα 和 IL-1R2 基因转录水平表达量在胁迫1 d和14 d时极显著低于对照组(p<0.01),胁迫 28 d则分别表现为极显著(p<0.01)和显著下降(p<0.05);TNFAIP3在胁迫1 d时极显著升高(p<0.01),在胁迫7 d和14 d时则分别表现为显著(p<0.05)和极显著(p<0.01)下降;IL-1β在胁迫1 d时极显著下降(p<0.01)后极显著升高 (p<0.01);IL-17C在胁迫7 d和14 d时极显著下降(p<0.01);HSP70 在胁迫1 d时显著下降(p<0.05),在胁迫14 d和28 d时均极显著降低(p<0.01);(2)在肝脏中,TNFα 和 IL-1R2 基因转录水平表达量在胁迫1 d和28 d时显著下降(p<0.05),在胁迫14 d时则极显著降低(p<0.01);TNFAIP3在胁迫1 d时极显著上升(p<0.01),在胁迫14 d和28 d时则极显著下降(p<0.01);IL-1β在所有胁迫时间点均极显著上升(p<0.01);IL-17C 在胁迫7 d、14 d和28 d时均极显著低于对照水平(p<0.01);HSP70基因表达量持续上升,并于胁迫28 d时达到顶峰(p<0.01);(3)在肠道中,TNFα、IL-1β、IL-1R2、IL-17C和HSP70基因转录水平表达量在胁迫的所有时间点均极显著高于对照组(p<0.01),TNFAIP3在胁迫1 d时表达量极显著升高(p<0.01)后下降,在胁迫7 d和14 d时分别与对照组具有显著(p<0.05)和极显著差异(p<0.01);(4)在脾脏中,TNFα和IL-17C 基因转录水平表达量在胁迫1 d、7 d和14 d时极显著下降(p<0.01),在胁迫28 d时则显著降低(p<0.05);IL-1β在胁迫1 d和28 d时极显著下降(p<0.01),在胁迫7 d和14 d时则显著降低(p<0.05);IL-1R2在胁迫1 d、7 d和28 d时极显著下降(p <0.01),在胁迫14 d时则显著下降(p<0.05);HSP70基因表达量在胁迫1 d、7 d和28 d时均极显著下降(p<0.01)。研究结果表明,28 d的低氧胁迫后,军曹鱼幼鱼免疫基因的转录表达水平发生显著性变化,预示长时间的低氧可能抑制了军曹鱼的免疫功能,引发肠道炎症,并增加了军曹鱼感染病原菌的风险。
南流江河口桐花树生物动力地貌过程研究
王日明, 戴志军, 黄鹄, 龙楚琪, 梁喜幸, 黎树式
2021, 43(9): 102-114. doi: 10.12284/hyxb2021108
摘要:
桐花树作为红树林种群的先锋植物,其发育扩展和立地潮滩地貌变化的耦合过程是红树林生物动力地貌及生态修复研究关注的核心内容之一。本文基于2005−2019年高分辨率遥感影像、2019年10月至2020年10月的桐花树潮滩逐月沉沙量及其种群样方统计等资料,分析桐花树在南流江河口潮滩的变化特征及其与桐花树种群扩张的耦合机制。结果表明:(1)南流江河口堤外潮滩是桐花树种群的主要立地区,成年、幼年及胚胎桐花树呈带状依次出现在高潮滩、中潮滩及平均海平面附近。以平均海平面为基面,南流江河口高程为0.07 m的潮滩为桐花树一年生幼苗生长极限位置;(2)南流江河口桐花树自西北向东南快速向海扩张的格局与潮滩向海淤积前展维持一致,潮滩滩位升高成为宜林滩地是桐花树向海扩张的基础;(3)桐花树种群的消浪作用减缓水动力强度,促进泥沙在潮滩沉积,由此加速潮滩发育;低潮滩淤涨为中潮滩、高潮滩,为桐花树种群扩张提供立地条件,促进种群发育扩张。
重组别藻蓝蛋白的超快能量传递过程
甄张赫, 朱锐丹, 秦松, 陈海龙, 蒲洋, 翁羽翔, 李文军
2021, 43(9): 115-125. doi: 10.12284/hyxb2021120
摘要:
藻胆体是红、蓝藻特有的光合作用捕光天线复合物。别藻蓝蛋白(APC)是组成藻胆体高效能量传递的核心结构的主要成分。本文以基因重组的别藻蓝蛋白(rAPC)的单体和三聚体为材料,通过稳态光谱、圆二色光谱以及超快时间分辨光谱研究了rAPC的结构构象和能量传递过程。结果表明,rAPC在测试条件下能保持和天然APC一致的光谱特性和活性构象;rAPC单体组装成三聚体后,其α84PCB和β84PCB可以组成激子色素对,通过激子分裂提高三聚体的能量传递效率;超快时间分辨光谱结果显示,在rAPC三聚体中,能量从620 nm传至650 nm的时间为300~600 fs,同时存在着19 fs的激子态的电子退相干过程。这些结果为揭示藻胆体的高效能量传递机制提供了数据基础。
物理海洋、海洋气象、海洋物理
海−气界面气体交换速率与二氧化碳气体通量的估算
陈元瑞, 赵栋梁, 林子宽
2021, 43(9): 8-20. doi: 10.12284/hyxb2021128
摘要:
海−气界面CO2通量的估算采用块体公式,其等于气体交换速率、CO2溶解度以及海水与大气的CO2分压差的乘积,其中的气体交换速率通常与风速相联系,不同作者提出了气体交换速率为风速不同幂次多项式的参数化方案。本文对比了气体交换速率为风速函数的主要研究结果,发现与风速多项式的依赖关系相比,观测数据所基于的观测方法对于气体交换速率的影响更大。在此基础上,本文用多种不同的气体交换速率参数化公式计算了1982−2018年全球的CO2通量,海洋整体上是大气CO2的汇,赤道海区是源,南北半球40°附近的海域构成沿纬向的强吸收带。37 a间,海洋CO2通量的年平均值(以碳计)为(−1.53±0.15) Pg/a, 1999年前,海洋吸收量逐年减小,1999年达到最小值,之后海洋吸收量开始增大,海洋吸收量的增大主要发生在南大洋。
海洋化学
海气交换与呼吸作用调控下杭州湾碳酸盐体系的特征
王俊洋, 王斌, 李德望, 徐忠胜, 苗燕熠, 杨志, 金海燕, 陈建芳
2021, 43(9): 21-32. doi: 10.12284/hyxb2021124
摘要:
杭州湾作为典型的高浑浊度海湾,对其水体碳酸盐体系分布特征的研究相对较少。本文基于两个夏季航次(2018年和2019年)获取的调查资料,阐述夏季杭州湾水体中碳酸盐体系参数的空间分布特征,并进一步分析影响溶解无机碳偏离保守混合作用的主要过程及相对贡献。数据结果表明,杭州湾内表层溶解无机碳浓度与总碱度的变化范围分别为1 553~1 964 μmol/kg和1 577~2 101 μmol/kg,略低于长江口(1 407~2 110 μmol/kg和1 752~2 274 μmol/kg),溶解无机碳浓度和总碱度的空间分布受控于淡水与外海水混合的影响,在潮汐作用下,总体呈现出湾内低,向湾外逐渐升高的趋势。影响表层溶解无机碳非保守混合分布的主要过程中,海−气交换降低溶解无机碳浓度,呼吸作用增加溶解无机碳浓度,两个过程对溶解无机碳浓度变化量的贡献分别为(−42.3±11.7)%与(34.2±14.3)%,净效应呈现为相对平衡的状态。通过计算获得表层海水pCO2的平均值为799 μatm (675~932 μatm),海湾总体表现为大气CO2的源。此外,湾内海水碳酸盐缓冲因子的范围为12.8~23.8,对CO2的缓冲能力弱于邻近东海海水(缓冲因子平均值约为11.9),指示其与外部水体的交换可能会降低附近海域的酸化缓冲能力。相对其他河口/海湾而言,杭州湾内高浊度与强潮汐的特点使其湾内水体的碳酸盐体系分布特征具有区域特殊性。
海洋信息科学
基于随机森林方法反演墨西哥湾海表盐度
吴芳芳, 傅智一, 胡林舒, 张丰, 杜震洪, 刘仁义
2021, 43(9): 126-136. doi: 10.12284/hyxb2021146
摘要:
盐度是表征物理和生物地球化学过程的重要参数之一,光学遥感可满足较高分辨率的监测需要并避免射频干扰问题,为沿海水域的海表盐度研究提供可行的途径。本文基于MODIS-Aqua的412 nm、443 nm、488 nm、555 nm和667 nm波段的遥感反射率(Rrs412、Rrs443、Rrs488、Rrs555、Rrs667)、海表温度以及实测的海表盐度数据构建随机森林模型,基于模型结果分析墨西哥湾海表盐度时空异质性及海表盐度与影响因子(海表温度和遥感反射率)之间的相关关系。研究结果表明:(1)随机森林模型能较准确地反演墨西哥湾海表盐度,其均方根误差为0.335,决定系数为0.931;(2)湾区海表盐度空间分布呈近岸−河口低、离岸高,环状向内增值的态势,其变化受河流流量、风力以及环流的影响;(3)海表温度与海表盐度存在较强的相关性,海表温度对海表盐度的反演影响显著;(4)海表温度、遥感反射率与海表盐度的相关性呈现空间异质性。
基于无人机高光谱特征的红树林种群识别研究—以漳江口红树林国家级自然保护区为例
周在明, 陈本清, 徐冉, 方维
2021, 43(9): 137-145. doi: 10.12284/hyxb2021136
摘要:
红树林种群的组成和分布对于红树林生态系统的保护和恢复至关重要。本研究以漳江口红树林保护区为研究对象,通过获取无人机高光谱影像,进行光谱特征分析、光谱微分变换和包络线去除,提取了911组17个光谱特征参数,通过逐步判别分析筛选出13个用于决策树构建的特征参数,最终通过C5.0决策树模型获得了研究区红树林种群的分布状况。结果表明,漳江口红树林保护区植被种群呈现自上到下不同类型的分布情况,研究区上部以桐花树和秋茄混合类型为主,中间区域呈现白骨壤、桐花树和秋茄三者共生的现状,研究区下部则以白骨壤分布为主,伴生有少量的秋茄。通过混淆矩阵计算,得到研究区总体分类精度为 87.95%,Kappa系数为 83.81%,具有较好的精度。研究结果可为区域红树林湿地保护提供数据支撑,为红树林种群识别研究提供方法参考。
中国海洋生态系统累积影响的空间量化评估
江曲图, 丁洁琼, 叶观琼, 曾江宁
2021, 43(9): 146-156. doi: 10.12284/hyxb2021058
摘要:
海洋生态系统累积影响评估是科学认知该系统对外界扰动响应与反馈规律的生态学方法。为了探索和揭示其中的内在规律,本文以我国部分近陆海域为研究范围,选取海洋渔业、海洋航运、陆源及近海、气候变化4种类型下的16个生态压力因子,通过空间量化和标准化,在1 km×1 km空间格栅尺度下,针对研究范围内9种海洋生境类型,进行了累积暴露度和累积影响度评估。结果显示:研究海域累积暴露度总体呈现近岸高于远海,并向外海一侧逐步递减;陆源污染、渔业捕捞对近岸海域生态系统影响度较大,总体来看气候变化影响度最大;我国近海分别有22.8%和7.6%的海域受影响程度较高和极高,其中长三角海域受人类活动影响度最高。