守初心耕海探洋七十载 担使命披风踏浪砥砺行——中国科学院海洋研究所70年发展纪实

中国科学院海洋研究所是新中国第一个专门从事海洋科学研究的国立科研机构,她的70年光辉历程是我国海洋科技事业从无到有、从弱到强的发展缩影,是新中国海洋科学调查研究自主创新发展历程的真实写照。本文简要介绍中国科学院海洋研究所的主要发展历程,回顾70年来取得的主要科技成就,并围绕新形势下建设海洋大科学研究中心等改革发展举措,讨论和展望研究所的未来发展。

奠基海洋化学研究,助推海洋科学发展——中国科学院海洋研究所海洋化学研究70年

本文系统总结了中国科学院海洋研究所建所70年来,海洋化学研究的发展历程和主要科学贡献,在此基础上,提出了海洋化学的发展愿景。建国初期的中科院海洋研究所是我国海洋化学研究的主要奠基者和引领者,70年来一直是我国化学海洋学、海洋生物资源化学利用以及海洋腐蚀与防护等领域的中坚力量,为中国海洋化学的发展做出了不可替代的重大贡献。1950-1990年,系统获得了渤黄东海重要化学要素的分布特征,发现了黄东海溶解氧存在最大值系冬季保持而来;构建了大型海藻经济组分提取的系统化方案,奠定了世界最大规模海藻化学工业的基础;系统开拓了我国海洋腐蚀与防护领域的研究。1990-2020年,中科院海洋研究所的海洋化学研究全面与国际接轨,系统研究了中国近海化学要素特别是微痕量无机/有机组分的分布迁移转化特征及机制,提出了海洋生物地球化学研究的系统思路;研制成功褐藻多糖硫酸酯治疗肾衰新海洋药物,发现大量具有生物活性的海洋活性物质,在应用海洋化学领域也有重要进展。

中国海洋腹足类分类学研究进展——纪念中国科学院海洋研究所建所70周年

中国科学院海洋研究所建所70年来,在海洋贝类分类学研究领域取得了长足发展与进步,做出一系列开创性研究成果。本文综述了建所以来我所海洋腹足类分类学研究方面的主要进展,概述了取得的主要科研成果,分析了现代腹足类分类学研究的发展趋势以及面临的挑战,并对今后的发展提出了相应对策和建议。

中国海洋无脊椎动物分类学与系统演化研究进展与展望

综述了我国海域无脊椎动物的分类学和系统演化研究的历史和概况,以及我国分类系统学工作者在海洋无脊椎动物分类学、区系与动物地理学、系统发育与分子系统学领域的主要工作,重点介绍了中国科学院海洋研究所的海洋无脊椎动物分类学工作。涉及类群包括原生动物、海绵动物、刺胞动物、线虫、多毛类环节动物、星虫、螠虫、软体动物、节肢动物、苔藓动物、毛颚动物、棘皮动物、半索动物等主要的无脊椎动物门类。涉及海域以我国管辖海域,特别是中国近海为主,也涉及了西太平洋、西南印度洋等深海环境的无脊椎动物类群的分类学报道。本文总结过去,展望未来,对于在我国在海洋无脊椎动物分类与系统演化研究领域成就基础上,发现薄弱环节,研讨今后本学科的发展方向,填补研究空白,赶超本领域国际前沿,都有重要借鉴意义。

70年来中国化学海洋学研究的主要进展

我国的海洋化学工作者通过70年来,特别是近30年来的化学海洋学研究,实现了我国与世界先进水平进入同步发展的快车道,其显著的特点是:(1)化学海洋学研究从元素地球化学分布系统转向了以揭示深层次海洋生物地球化学过程为核心的研究;(2)化学海洋学研究实现了多领域、多视点的综合交叉研究;(3)更加关注了人为影响与自然变化共同作用下的海洋生态环境变化研究,对近海和海岸带而言,更加注重从海陆统筹一体化角度探析化学物质的分布迁移特征。本文从生源要素的海洋生物地球化学过程、微/痕量元素与同位素的海洋化学研究、生物过程作用下的化学海洋学过程等角度,重点总结归纳和分析了30年来我国海洋化学研究的重要进展和发展状况,以期对化学海洋学的进一步研究提供借鉴和启迪。

中国海洋浮游植物和赤潮物种的生物多样性研究进展(二):东海

东海海域是我国典型的赤潮频发区,东海沿海的水产养殖业和生态系统等都受到很大影响。本文分析了1958—2019年间东海海域内67个浮游植物调查数据,通过比较东海海域浮游植物物种调查获得的历史数据,重点分析赤潮及赤潮物种的组成,并对相关数据进行剖析和解读。共统计出东海海域浮游植物773种(包括65个变种),其中棕鞭藻门470种(包含42个变种),甲藻门253种(包含23个变种)。这些浮游植物中包括了赤潮物种135个,其中棕鞭藻门73个物种,甲藻门56个物种,定鞭藻门和蓝藻门各3个物种。比较发现该海域硅藻和甲藻的相对物种丰富度并没有发生显著的变化。本文分析结果可为东海海域和其他海域浮游植物和赤潮物种生物多样性的研究提供参考。

中国海洋浮游植物和赤潮物种的生物多样性研究进展(四):长江口

长江口海域是我国的一个典型水域,具有很高的浮游植物物种多样性,其中包括很多种赤潮物种,引起赤潮频发。本文总结了过去40年间长江口海域历次航次调查的研究结果,比较分析了52个航次调查鉴定的浮游植物组成,重点探索了赤潮物种的组成,并详细描述了长江口海域的6种典型赤潮物种:中肋骨条藻、东海原甲藻、旋链角毛藻、夜光藻、米氏凯伦藻和尖刺拟菱形藻。在文献报道的657个浮游植物物种(包括571个物种和86个鉴定到属的未定种)中,硅藻(368个物种和55个未定种)和甲藻(149个物种和15未定种)占绝大多数。这些浮游植物中赤潮物种占125个,包括硅藻69种、甲藻49种、金藻2种、隐藻1种和蓝藻3种。本文为比较研究不同海域赤潮物种的生物多样性,探讨生物多样性的起源与演化,为解读宏基因组学及宏条形码分析结果提供了基础。

中国海洋浮游植物和赤潮物种的生物多样性研究进展(一):渤海

渤海是我国最大的半封闭型内海,也是重要的海洋生物产卵场、育幼场和索饵场。其陆源径流丰富,环境异质性高,具有很高的浮游植物物种多样性,其中包括大量的赤潮物种。该海域赤潮频发对水产养殖、生态环境、旅游业等造成了很大影响。因此,针对该海域浮游植物物种多样性的研究具有极其重要的意义。本文整理了1957—2019年间46个主要航次的调查资料,比较分析了这些航次中鉴定的浮游植物组成以及相对丰度,并跟踪分析了近20年来渤海的主要赤潮事件,重点描述了赤潮物种多样性,并详细阐述了常见赤潮物种。在航次鉴定的140个赤潮物种中,包括硅藻78种,甲藻52种,定鞭藻5种,绿藻4种和蓝藻1种。本文为比较研究包括渤海海域在内的不同海域浮游植物和赤潮物种的多样性,探索海洋生物多样性的起源和演化规律,解读宏基因组学及宏条形码分析结果提供了基础和参考。

印太交汇区海洋生物多样性中心形成演化机制研究进展与展望

印太交汇区是当前全球海洋生物多样性的中心,中心的形成演化是地质历史、气候、海洋环境和生命过程协同作用的结果。本文从印太交汇区海洋生物多样性分布格局、形成演化、成因假说与环境驱动机制等角度,概述了相关研究进展,并梳理了研究存在的问题。迄今对印太交汇区多样性中心形成的关键过程和机制的认识仍相当有限。基于近岸浅海研究判定的全球海洋生物多样性中心,是否可推及深海仍然未知,对深海生物多样性分布格局及源汇机制依然不明。未来近海研究应避免对已有研究的重复,关注深海,实现重点突破。对于诸多假说的验证和科学问题的解释,需打破常规,基于今古结合和多学科交叉开展研究。通过古生物与气候环境演化记录,揭示驱动生物演化的环境要素;通过现生生物地理及分子证据,揭示生物适应演化机制与扩布路径;通过生物与海洋流体结构及动力学耦合,揭示相关生物-物理-生态过程。基于多圈层视角的研究可望系统阐释印太交汇区海洋生物多样性中心形成演化过程与机制,取得理论上的突破。

中国海洋浮游植物和赤潮物种的生物多样性研究进展(三):南海

中国南海是世界上最大的边缘海之一,位于印太交汇区的北端。独特的地理环境和气候条件使其生态环境极其复杂,使得南海海域的赤潮具有特殊性和典型性。近20年来,南海赤潮现象呈攀升态势,对水产养殖业、滨海旅游业、海洋生态系统及人类健康都有着严重的危害。为了系统了解南海海域浮游植物,尤其是赤潮物种的种类组成、相对丰度及年际变化,本文对近30年间(1987—2018)南海海域涉及浮游植物调研的44个航次数据进行了统计和比较分析,共记录到500种浮游植物、65个鉴定到属的未定种和1个未定类的三深碎裂藻。其中,硅藻(289种和37个未定种)和甲藻(186种和21个未定种)占绝大多数,包括赤潮物种149种。其中大部分浮游植物尚未得到系统的分子鉴定。比较发现不同航次报道的物种数目相差较大,种类相似度不高,硅藻和甲藻的相对优势地位无明显演替现象。南海海域最常见的赤潮物种以硅藻为主,包括菱形海线藻、中肋骨条藻、洛氏角毛藻、尖刺拟菱形藻、柔弱拟菱形藻、球形棕囊藻、夜光藻和锥状斯氏藻。本文将为比较研究不同海域赤潮物种的生物多样性,解读宏基因组学及宏条形码分析结果提供参考。

海洋生物多样性中心形成与演变机制的比较基因组研究进展

在大气圈、水圈、岩石圈和生物圈等多圈层相互作用下,全球范围内海洋生物多样性中心的地理位置、物种组成结构和优势度都呈动态变化。迄今,海洋生物多样性中心的形成与演变机制在生态、遗传和分子等层面正逐步得到解析。在生态层面,学界涌现出了物种形成中心、物种汇聚中心、物种重叠中心和物种保存中心等重要科学假说,解析了生物多样性分布格局的重塑以及生物多样性中心的形成机理;其中,地质和洋流等是生物多样性分布格局形成的重要制约因素,从而形成了类似华莱士区这样具有特殊生物多样性的区域。在遗传层面,物种种内或种间频繁的基因交流和适应性辐射可以促进生物间不同基因型和表型的重新组合,衍生出更高更复杂的生物多样性水平,进而加速了生物多样性中心的形成。在分子层面,染色体进化、基因组多倍化、超级基因形成、基因复制、基因渗入、水平基因转移、遗传通路的进化和调控元件的进化等分子调控与进化机制可以引发新性状的形成和物种的多样化,从而推动生物多样性中心的形成。本文重点介绍了比较基因组学方法在揭示海洋生物多样性形成与演变的分子生物学机理方面的研究进展。对于海洋生物多样性中心形成和演变机制的深入了解,不仅可以提高我们对生物多样性动态变化理论的认知,亦可以促进海洋生物多样性保护和资源利用手段的改进和提高。

中国现代化海洋牧场建设的战略思考

现代化海洋牧场是实现海洋环境保护和渔业资源高效产出的新业态,对推动新旧动能转换具有重要意义。本文综述了现代化海洋牧场理念、发展历程与建设现状,并从原创驱动、技术先导、工程示范等角度提出了保障中国现代化海洋牧场健康发展的战略建议,以期为中国海洋渔业升级转型提供参考。

海洋水下设施生物污损及其控制技术研究进展

随着经济和社会的发展,以及我国海洋强国战略的实施,海洋水下设施不断投入使用,严苛的海洋环境使得生物污损问题凸显。生物污损会对海洋水下设施功能造成严重的危害,缩短其服役期,影响其正常运行。因此,需要采取有效的防护措施,抑制或减少生物污损,实现海洋水下设施的有效运行。本文综述了海洋生物污损及其形成过程,总结了生物污损对海洋水下设施的危害,概述了几种我国沿海发现的典型污损生物,总结了目前采用的生物污损控制技术或解决方案,并讨论了近年来新型防污策略的发展及生物污损控制技术未来的发展方向。

我国海洋动力灾害研究进展与展望

海洋动力灾害(包括灾害性海浪、风暴潮、海冰、海啸等)是对我国沿海地区造成破坏和损失最大的自然灾害之一。开展海洋动力灾害研究具有重要意义和迫切的国家需求。本文回顾我国建国以来在海洋动力灾害研究方向的主要进展,重点针对近年来我国在海洋动力灾害数值模拟预报以及灾害风险评估等方面的进展进行综述,并在此基础上提出未来的发展展望,希望给海洋防灾减灾科研工作者提供参考。

海洋环境微生物腐蚀机理研究进展

微生物腐蚀(microbiologically influenced corrosion, MIC)是海洋环境中一种非常重要的腐蚀形式,其是微生物、环境、材料共同作用的结果,本文自MIC对海洋环境、菌株、材料性质的依赖性三个方面概述其机理的研究进展。在MIC对海洋环境的依赖性方面,突出溶解氧浓度和营养水平的影响规律与机制。在MIC对菌株的依赖性方面,首先介绍典型单菌株的腐蚀影响机制,然后分析混合菌株间不同菌株的腐蚀协同与拮抗作用,最后阐述复杂微生物群落的影响。在MIC对材料性质的依赖性方面,在总结基体化学成分与结构影响的基础上,介绍对MIC有抑制作用的典型表面的特性及其作用机制。

深海大型底栖生物多样性研究进展及中国现状

综述了国内外深海大型底栖生物多样性、生态学领域的研究进展情况,重点论述了中国在深海热液、冷泉、海山、深渊及鲸尸等特殊环境的考察、研究进展情况,并对中国将来的研究趋势和发展方向做了梳理和展望。

中国海及西太平洋生物分类研究进展及展望

分类学是现代生物学的基础学科,对海洋生物的分类认知是海洋生物多样性保护及资源利用的前提。我国的海洋生物分类学研究以中国近海为主,经过一个世纪尤其是近70年的发展,已基本认识了中国海域的生物种类构成和分布状况。近十年来,开展了规模不等的深海生物探测与取样,海洋生物分类研究拓展至深海。然而,总体上,我国不少海洋生物类群的分类研究还不充分,一些类群尚欠缺研究,仍有大量未知的生物待发现。本文以研究较为集中和系统的中国近海和西太平洋深海为主,概述了中国学者在海洋生物分类研究领域的总体进展,尤其是近十年来的进展。同时,结合国内外发展现状和趋势分析,就我国未来海洋生物分类学研究的开展,包括分类学科发展方向、平台建设、支撑体系等方面,提出一些想法和建议。

中国近海大型底栖动物DNA条形码的研究进展

DNA条形码是利用标准的、变异率适度、易于扩增且相对较短的 DNA片段对物种进行快速准确鉴定的技术。海洋大型底栖动物分布广泛,具有多样性、复杂性和趋同性等特点,DNA条形码技术能够在传统分类学基础上对物种进行快速、准确地鉴定。本文概述了 DNA条形码技术在中国近海大型底栖动物研究中的发展现状,如多孔动物(Porifera)、刺胞动物(Coelenterata)、多毛动物(Polychaeta)、软体动物(Mollusca)、甲壳动物(Crustacea)、棘皮动物(Echinodermata)等,介绍了该技术在物种鉴定、隐存种发现、生物多样性评估等领域的研究进展,指出了目前条形码技术在应用中的局限性,并对未来的研究工作进行了展望。

海洋生物资源高值利用研究进展

近年来随着人口增长和社会发展,人类对生物资源的需求不断增加,各沿海国家都将目光投向了尚未获得有效开发的海洋生物资源,从而掀起了世界性开发海洋生物资源的浪潮。海洋生物中蕴藏着许多与陆生生物不同、结构新颖、功能独特的活性物质。如果能将这些活性物质开发成新型海洋药物、生物材料、农用制品、功能食品等高值化产品,将有望解决当前我国海洋生物产业发展面临的技术水平较低、附加值不高等瓶颈问题。为此,本文重点针对我国近年来在藻、虾、鱼和水母类等海洋大宗生物资源的高值化利用方面取得的研究进展和成果进行梳理和评述,对当前我国海洋生物资源高值利用存在的问题和不足进行分析和总结,并对未来的发展趋势进行展望。

海洋环境低水位加速腐蚀研究进展

以海洋环境中一个非常重要的局部腐蚀形式——低水位加速腐蚀(ALWC)为对象,自其检测、发生原因、防护三个方面就国内外的文献报告进行综述分析。在检测方面,首先介绍了常用的宏观观察这一被动形式,并突出其特征,然后介绍了利用海水中可溶性无机氮含量作为ALWC发生概率预测这一主动形式,分析其优势与不足。在发生原因方面,在对将ALWC认定为一种典型的微生物腐蚀(MIC)形式的认知过程进行介绍之后,重点分析了微生物对ALWC作用机制不清晰的原因,并建议在后续研究中突出动态演变过程,结合高通量测序等分子生物学技术,确定在不同的阶段影响ALWC的关键微生物,且进一步在大气-海水体系下研究典型菌株及其协同作用的影响,提出微生物对ALWC的作用机制。在防护方面,根据新建和已建钢结构设施分别对传统和针对ALWC所具有的MIC与局部腐蚀特性的新型高效防护方法进行了介绍,并分析了防护方法的优缺点。