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2023年  第45卷  第5期

封面
2023 年 5 期封面
2023, 45(5).
摘要:
2023 年 5 期目录
2023, 45(5): 1-3.
摘要:
海洋地质
末次冰盛期以来鄂霍次克海北部陆架的海冰变化
姜雪蛟, 王昆山, 董智, 邹建军, 刘季花, 李贞, SergeyGorbarenko, AlexanderBosin, 石学法
2023, 45(5): 1-13. doi: 10.12284/hyxb2023074
摘要:
本文通过高分辨率粒度分析,研究了鄂霍次克海北部陆架LV87-54-1岩芯记录的海冰活动历史。利用AnalySize程序对粒度数据进行端元分析,提取了3个端元,并将EM3作为海冰指标。EM3含量结果表明,末次冰盛期以来鄂霍次克海北部陆架以活动性海冰覆盖为主。末次冰盛期和海因里希冰阶1期(HS 1)时EM3含量最高,指示海冰活动强烈。冰期时北半球中高纬度气候变冷与北极涛动负相位是导致海冰大规模扩张的主要控制机制,东亚夏季风减弱与黑龙江入海径流量的减少促使鄂霍次克海生成更多的海冰。自波令−阿勒罗德间冰阶开始以来,鄂霍次克海北部陆架海冰生成急剧减少,在新仙女木时期海冰曾出现微弱峰值,随后又快速下降。自全新世以来,受北半球中高纬度气候变暖、秋季太阳辐射量升高、北极涛动正相位和东亚夏季风的增强共同影响,EM3含量一直稳定在较低水平,鄂霍次克海海冰的生成受到明显抑制。
中全新世晚期以来南极宇航员海沉积物的稀土元素和Sr-Nd同位素特征及物源意义
张泳聪, 胡良明, 孙曦, 韩喜彬, 龙飞江, 武文栋, 向波, 王逸卓, 葛倩, 边叶萍
2023, 45(5): 14-26. doi: 10.12284/hyxb2023076
摘要:
开展海洋沉积物物源研究,可以更好地认识其搬运机理与区域及全球物质循环的过程。通过对南极宇航员海ANT36-C4-05岩芯沉积物的稀土元素及Sr-Nd同位素的测试分析开展了沉积物物源研究,结果显示ANT36-C4-05岩芯沉积物的稀土元素平均含量相对较高,轻、重稀土分馏明显,87Sr/86Sr平均值相对偏高,εNd(0)平均值明显偏负。沉积物的稀土元素及Sr-Nd同位素特征指示中全新世晚期以来,宇航员海沉积物主要来自于东南极普里兹湾周边陆地及恩德比地一带的高级变质岩,这些碎屑物质一方面在冰−海作用下进入宇航员海,其中南极沿岸流与南极陆坡流在其运输过程中发挥了重要作用;同时,其还可能依靠发源于南极内陆高原的下降风完成从源区到研究区的输送过程。物源端元混合模型的结果表明,岩芯沉积物绝大部分(大于70%)来自于普里兹湾地区的变质岩,来自恩德比地物质的贡献相对较少。两个源区对宇航员海沉积物的贡献存在明显差异,这与地区之间冰川、洋流及风力的差异有关:与恩德比地相比,中山站一带的冰川规模较大,运动速度较快,其对基岩的侵蚀与搬运能力更强;发源于普里兹湾底层的南极底层水可能在普里兹湾−宇航员海的物质输送过程中发挥了一定的作用;普里兹湾地区是南极下降风较为强盛的地区之一,它可以将更多的风化碎屑吹向下风向的宇航员海。这些因素综合导致了宇航员海ANT36-C4-05岩芯沉积物主要来自于普里兹湾的特征。
海洋生物
海南岛西部海域球形棕囊藻赤潮过程环境因子变化特征及影响因素分析
符传辉, 陈峻峰, 刘志媛, 张燕伟, 刘焕淳, 吕淑果
2023, 45(5): 27-38. doi: 10.12284/hyxb2023062
摘要:
通过2022年3月10−15日在海南岛西部昌江昌化沿岸海域开展为期6 d的现场跟踪调查,结合水文气象资料分析了本次球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)赤潮生消过程环境因子变化特征及影响因素。本次赤潮高峰期球形棕囊藻丰度及CODMn分别高达3.10×108 cells/L及35 mg/L,远高于其他海域报道记录。赤潮暴发前降雨及风浪扰动促进了陆源输入及沉积营养盐释放,为赤潮暴发提供物质条件。气温骤升诱导赤潮发生,更大潮差及较低风速为囊体沿岸聚集创造了有利的外部条件。赤潮消亡过程中,DIN、PO4-P、DO、CODMn及Mn浓度显著下降,其中DIN及PO4-P是本次赤潮消亡的限制因子,DO、CODMn及Mn为本次赤潮消亡的重要特征因子。黄色囊体出现破碎后,Chlorophyll a及SiO3-Si浓度也迅速下降,随后缓慢上升甚至高于高峰期浓度水平,此时以旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus)等代表的硅藻丰度逐渐增加。研究还初步探索了本次赤潮的基本生消过程,为进一步揭示本区域球形棕囊藻赤潮爆发机理提供重要参考依据。
北部湾首次记录到的大规模夜光藻赤潮期间浮游植物与细菌群落分析
黎慧玲, 徐轶肖, 吴淼, 蓝文陆, 谢欢达, 黄鹄
2023, 45(5): 39-52. doi: 10.12284/hyxb2023064
摘要:
北部湾位于南海西北部,最近30年赤潮暴发频率、持续时间和范围正经历显著增长。为了了解北部湾大规模夜光藻赤潮期间的浮游植物和细菌群落特征,于2021年2月21日在涠洲岛西部首次大规模夜光藻暴发海域采集海水样品,对环境因子、浮游植物和细菌群落进行了研究。结果表明:该海域水质符合一类海水水质标准,主要为绝对P限制状态,结合近年来其他研究指出的非赤潮期间,涠洲岛邻近及北部湾中部海域为贫营养及主要为P限制,可推断本次夜光藻赤潮属于一次非富营养化下发生的赤潮。海水中共鉴定出浮游植物2门5属5种,其中夜光藻(Noctiluca scintillans)为绝对优势种,其细胞密度为2.00×103~3.75×103 cells/L。结合现场水色,可确定本次赤潮生物为红色异养型夜光藻。系统发育和遗传距离分析则表明本次赤潮原因种属于我国沿海常见的夜光藻株系。对海水样品细菌16S rRNA基因 V3−V4区高通量测序发现海水细菌群落操作分类单元(OTU)数量为294~414,以α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)和γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)为优势菌群;细菌群落结构受COD、DO、DIN、\begin{document}${\rm{PO}}_4^{3-}$\end{document}−P、N/P多种环境因子的影响,其中COD为主要影响因子。研究结果可为明确北部湾大规模夜光藻赤潮期间的环境特征、微生物组成及海洋生态保护提供科学依据。
卵形鲳鲹应对流速胁迫的代谢组学分析
张静, 戴佳玥, 来新昊, 刘旭祥, 张浩, 王学锋, 汤保贵
2023, 45(5): 53-63. doi: 10.12284/hyxb2023060
摘要:
流速是深远海养殖的关键环境因子之一。为了深入解析卵形鲳鲹在流速胁迫下的分子调控机制,分别以静水环境、中等流速(54 cm/s)和高流速(90 cm/s)水流对卵形鲳鲹进行胁迫,利用LC/MS的代谢组学技术探究肝脏内源性代谢物的变化,寻找差异代谢物以及相关的代谢通路。结果表明,与静水组相比,中流速组有51种代谢产物的含量发生显著变化,富集在40条通路中,主要包括半乳糖代谢(galactose metabolism)、糖异生(gluconeogenesis)、不饱和脂肪酸的合成(biosynthesis of unsaturated fatty acids)、花生四烯酸代谢(arachidonic acid metabolism)等;高流速组有40种代谢产物的含量发生显著变化,富集在22条通路中,主要包括饱和脂肪酸的合成(biosynthesis of unsaturated fatty acids)、泛酸和辅酶A的生物合成(pantothenate and CoA biosynthesis)、赖氨酸降解(lysine degradation)、花生四烯酸代谢(arachidonic acid metabolism)、亚油酸代谢(linoleic acid metabolism)等。与中流速组相比,高流速组有31种代谢产物含量发生显著变化,富集在12条通路中,主要包括花生四烯酸代谢(arachidonic acid metabolism)、脂肪细胞因子信号通路(adipocytokine signaling pathway)、半胱氨酸和蛋氨酸代谢(cysteine and methionine metabolism)等。通路分析表明中、高流速胁迫均促进了不饱和脂肪酸代谢、花生四烯酸代谢和泛酸的合成,鱼体通过加强代谢来提高游泳能力,中流速组主要显著影响了半乳糖代谢、半胱氨酸和蛋氨酸的代谢,卵形鲳鲹此时产生了更多能量用于运动;高流速组则显著影响了L-赖氨酸、维甲酸的代谢,揭示了在面对高流速胁迫时,鱼体的游泳能力在下降,部分免疫机能触发。
绿鲍(Haliotis fulgens)线粒体基因组全序列测定及分析
郭睿, 张善霹, 蔡雷鸣, 杨小强, 王伟, 江小斌, 林钦, 林枫, 林哲龙
2023, 45(5): 64-78. doi: 10.12284/hyxb2023050
摘要:
为高效鉴别鲍属物种和更好地管理和保护鲍种质资源,本研究通过高通量测序获得了养殖绿鲍(Haliotis fulgens)稚贝的线粒体基因组全序列,并对其序列和结构特征进行分析。结果表明,绿鲍线粒体基因组全长17 041 bp,含有37个编码基因,其中蛋白质编码基因13个、tRNA基因22个、rRNA基因2个。13个蛋白质编码基因均以AUG为起始密码子,以UAG或UAA为终止密码子。除tRNA-Ser(AGN)外的21个tRNA基因可折叠成典型三叶草结构。分析发现tRNA-Glu和COX3间存在富含A+T的非编码区,其内含有2个带回文序列的发卡结构。基于已报道的10个鲍属线粒体基因组全序列构建系统发育树,发现绿鲍与皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai)、红鲍(Haliotis rufescens)、黑鲍(Haliotis cracherodii)聚为一支。将绿鲍与皱纹盘鲍13个线粒体编码蛋白的结构域比较,发现二者ND2ND4的跨膜结构域数量存在差异,这是否与二者的高温耐受性差异有关,有待进一步研究。总之,绿鲍线粒体基因组全序列的首次获取和分析,丰富了鲍类细胞遗传信息,为分类、种质鉴定与种质资源保护提供了基础数据和参考。
海洋工程
近岸人工沙坝的剖面演变规律和泥沙输运机制研究综述
李元, 张弛
2023, 45(5): 79-89. doi: 10.12284/hyxb070
摘要:
近岸人工沙坝养滩是一种重要的海滩养护手段,开展人工沙坝地形演变研究是海岸带保护修复工程的重要需求。本文围绕不同动力条件下的人工沙坝横向迁移规律、形态演变模式、地貌耦合规律和水沙运动机制等理论层面,以及人工沙坝平衡剖面描述和演变过程数值模拟等方法层面,总结了近年来关于人工沙坝剖面演变规律和泥沙输运机制的国内外研究进展,并提出了关键过程机理深化、模拟预测方法改进和实际养滩工程应用等方面的今后研究重点。
海洋信息工程
南海两个代表性海区藻华事件特征的比较研究
高心雨, 王天浩, 苏华, 吴文挺, 卢文芳
2023, 45(5): 90-106. doi: 10.12284/hyxb2023058
摘要:
定量海洋浮游植物藻华事件的特征有利于认识海洋生态环境及动力过程,但由于遥感数据易受云层遮蔽的影响,以往对于南海藻华事件的研究多采用不连续的观测数据和遥感数据进行,因此未能系统性地认识南海中的藻华事件发生特征和控制规律。本文借鉴海洋热浪事件的统计分析框架,基于前期研究中构建的2005−2019年逐日、无缺失的遥感叶绿素a浓度资料,提取冬季吕宋西北部海域和夏季越南东南部海域两个代表性海区的藻华事件,分析两个代表性海区中藻华事件的持续时间、强度和长期趋势等特征。结果显示,吕宋西北部海域藻华频率降低,强度增大,且大部分海区趋势显著;越南东南部海域大部分海域趋势不显著。进一步分析两个海区藻华事件的影响因子,发现海面风场(正相关)和海表温度(负相关)对藻华事件影响最大;两个代表性海区藻华事件主要都由上升流控制,风是最重要的影响因子。分析藻华事件的先兆条件,发现温度锋面代表的亚中尺度活动也是一个重要的影响因子。本研究以南海为典型案例,为探讨海洋生态环境提供了新的研究视角。
基于无人机遥感的潮沟分异与植被及地形关系研究
黄琬淳, 李玉凤, 周诗薇, 周永, 张玥, 李琳, 刘红玉
2023, 45(5): 107-117. doi: 10.12284/hyxb2023068
摘要:
潮沟作为陆海之间的重要物质、能量、信息交换通道,其发育情况将决定潮滩上植被群落生长和演替的方向,同时植被的生长也将影响潮沟的发育和地形的演变。为了研究江苏盐城滨海湿地潮滩植被类型分布和其对潮沟发育的影响,在无人机技术支持下,通过反演潮滩地形高程模型和提取植被信息,对条子泥南部潮滩进行了观测。结果表明:(1)随着互花米草群落的扩张,潮滩原有盐沼植被群落出现了斑块萎缩的现象;(2)随着潮沟向内陆延伸,其沟底逐渐被互花米草占据,互花米草呈现明显的沿潮沟分布;(3)潮沟两侧有沿岸堤出现,互花米草对潮沟及附近滩面的地形有抬升的作用。由此可以看出,潮沟的发育将加速互花米草的入侵,且其入侵可改变潮滩原有地形和植被类型组成。这有利于进一步认识潮沟在潮滩上发育时是如何影响植被种群分布状况,并展现了植被分布对于潮沟发育的反作用,为当地互花米草的治理和无人机技术在其中的运用提供一定参考意见。
多源卫星遥感海面风速误差分析和交叉标定
吕思睿, 林文明, 邹巨洪, 王志雄
2023, 45(5): 118-128. doi: 10.12284/hyxb2023066
摘要:
利用多源卫星散射计和辐射计构建高时间分辨率的海面风遥感数据集是当前海洋遥感研究的热点。本文针对2019年同时期在轨运行的卫星散射计和辐射计,利用浮标数据和欧洲中期天气预报中心(ECMWF)第五代大气再分析数据(ERA5),定量评估了不同传感器获取的海面风速数据的误差特性和标定系数,阐明不同卫星遥感海面风单位误差相对大小,为多源卫星海面风场融合、同化等定量应用提供技术支撑。与常用的中性参考风相比,微波散射计和辐射计反演的风速更适合用等效应力风解释,以便实现卫星遥感数据的优化应用。现有微波散射计和辐射计遥感的海面风速与浮标和ERA5等效应力风在总体上具有良好的一致性,但在高风速条件下(风速大于20 m/s)呈明显的偏差。本文提出的一种用于风速误差横向对比的指示因子,实现了散射计与辐射计风速相对误差估计,为多源数据同化应用中的误差设置提供重要的参考。结果表明:5种散射计风速固有误差介于0.40~0.73之间,5种微波辐射计的风速固有误差介于0.86~1.23。总体而言,在0~20 m/s风速范围内,散射计的风速精度优于辐射计。