中国近海有害藻华研究现状与展望

海洋或淡水环境中的一些藻类生物量暴发性增长会形成有害藻华(harmfulalgalblooms,HAB),对人类健康、生态安全和社会经济发展构成威胁。近50年来,近海有害藻华问题不断加剧,已经成为一类全球性的海洋生态环境问题。在"全球有害藻华生态学与海洋学研究计划(GEOHAB)"和"全球变化下有害藻华研究计划(GlobalHAB)"支持下,有害藻华研究不断深入,在"有害藻华原因种多样性、生物地理分布特征与适应策略"、"典型有害藻华的生态学与海洋学研究"、"富营养化和气候变化对有害藻华的影响"、"藻毒素与人类健康"、"有害藻华的监测、预警和防控"等方面取得了重要进展。有害藻华是我国近海最突出的生态灾害之一,自2000年以来,我国近海大规模有害藻华不断出现,藻华原因种表现出多样化、小型化和有害化的演变趋势,对沿海地区社会经济发展和生态系统健康构成严重威胁。针对我国近海的有害藻华,本文从有害藻华原因种基础生物学研究、有害藻华生态学与海洋学研究、近海有毒藻和藻毒素研究、有害藻华监测与治理研究等四个方面对主要研究进展进行了总结和分析。综合国内外有害藻华现状和相关研究进展,建议进一步深化对我国近海有害藻华形成及演变机理的研究,高度关注全球变化和人类活动对我国近海有害藻华的影响,推动有害藻华监测预警体系建设,持续提高对藻华灾害的防控能力,积极参与有害藻华领域国际合作,更好地应对有害藻华问题。

长江口及其邻近海域有害藻华的发生情况、危害效应与演变趋势

长江口及其邻近海域是我国近海有害藻华高发区之一。自2000年以来,由东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)、米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)和亚历山大藻(Alexandrium spp.)等甲藻形成的大规模有害藻华连年暴发,对海水养殖业、人类健康和生态安全构成了严重威胁。以往调查和研究工作表明,长江口及其邻近海域藻华优势类群近年来已由硅藻逐渐转变为甲藻,同时,有害藻华原因种也表现出明显的年际变异特征和有毒有害藻种增多的态势,亟待解析其演变机理、趋势和驱动因素。长江口及其邻近海域受长江径流影响,富营养化问题突出,是大规模有害藻华形成的重要原因。同时,该海域也受到来自台湾东北部黑潮分支的影响,但对其与有害藻华的关系所知甚少。在中国科学院战略性先导科技专项"热带西太平洋海洋系统物质能量交换及其影响"支持下,针对这一问题开展了较为系统的调查和研究工作,本文对研究中得到的科学认识进行了初步总结。结果表明:东海黑潮分支能够到达长江口及其邻近海域赤潮区,影响该海域赤潮生物多样性状况;黑潮分支对长江口及其邻近海域甲藻赤潮发生过程具有重要调控作用;长江冲淡水和黑潮分支的共同作用决定了长江口及其邻近海域有害藻华的发生过程和演变趋势。在现有结果基础上进一步分析和讨论了未来长江口及其邻近海域有害藻华的研究方向,以期为进一步解析有害藻华演变趋势、提升有害藻华的监测和预警能力提供依据。

水中丝状藻类有害藻华的形成与对策

文章通过对常见丝状藻类及其形成藻华形态的描述,综述丝状藻藻华的形成条件及危害,说明各种水体中控制丝状藻藻华的必要性和紧迫性,概述了常见控制藻类药物和药物的致毒机理,为丝状藻类及其藻华的控制提供参考。

有害藻华治理过程中改性粘土对仿刺参(Apostichopus japonicas Selenka)稚参的影响

本文以仿刺参(Apostichopus japonicas Selenka)稚参为实验对象,研究了改性黏土治理有害藻华技术对仿刺参稚参的影响。96h急性毒性试验结果表明,改性黏土对仿刺参稚参的半致死浓度(LC50)为6.01g/L;安全浓度为0.601g/L,高于在现场时的使用浓度0.1g/L;慢性毒性试验显示改性黏土对仿刺参稚参成活率和体重增长率无明显影响;不同浓度的改性黏土添加组中,发现仿刺参稚参的体壁组分(水分、灰分、总糖、总脂和粗蛋白)含量变化不大,改性黏土的加入对减少仿刺参稚参的种内竞争有一定积极作用。另外,针对仿刺参稚参食用包括改性黏土在内的底层颗粒物的现象,考察了不同实验组仿刺参稚参体壁中铝的含量,分析结果显示各实验组与对照组没有显著差异。在此基础上,考察了改性黏土有效去除有害藻华的体系中仿刺参稚参的生长情况,发现与对照组相比,改性黏土有效地去除了有害藻华,还明显降低了仿刺参稚参的死亡率。因此,改性黏土是一种有效治理仿刺参养殖水体有害藻华、对养殖生物无负面影响的藻华治理技术。

春季东海中华哲水蚤对有害藻华物种的选择性摄食

2005年4月27日—6月5日在东海有害藻华高发区的6个典型站位采样,分析了浮游植物的群落结构,并采用现场实验研究了中华哲水蚤(Calanussinicus)的选择性摄食.结果表明,中华哲水蚤对浮游植物的选择性摄食具有食物密度依赖性.低浮游植物细胞丰度下中华哲水蚤具有明显的选择性摄食行为,高浮游植物细胞丰度下中华哲水蚤摄食选择性由偏好转变为排斥,浮游植物细胞丰度329cells.ml-1是中华哲水蚤由偏好趋于排斥摄食的阈值.中华哲水蚤的选择性摄食还与食物组成有关,对于食物中的微型浮游动物,中华哲水蚤无选择性或排斥摄食.有害藻华发生区中华哲水蚤对具齿原甲藻(Prorocentrumdentatum)的偏好摄食以及对米氏凯伦藻(Kareniamikimotoi)的排斥摄食,促使藻华的物种演替最终向米氏凯伦藻水华方向发展.

有害藻华(HAB)的发生、生态学影响和对策

论述了有害藻华 (HAB)的含义、成因及其生态学影响 ,总结了目前有害藻华的治理方法。在此基础上 ,对今后赤潮研究的发展趋势作了预测 ,以期为赤潮的研究工作、预警预报和生态学防治及其防灾减灾提供借鉴。

春季东海有害藻华高发区仔稚鱼时空分布

根据2011年春季（3月29日—5月27日）海洋综合调查,对东海有害藻华高发水域（28°15′36″~30°30′16″N、121°52′36″~123°15′6″E）的仔稚鱼种类组成、时空分布以及主要优势种与环境因子的相关性进行了探讨。调查共采集到仔稚鱼27种,前几位优势种分别为日本鳀Engraulis japonicus、鰕虎科sp.（Gobiidae sp.）、六丝钝尾鰕虎Amblychaeturichthys hexanema、小黄鱼Larimichthys polyactis,该4种占据了总丰度的91.23%。优势种丰度和发育阶段组成的时空变化显示,日本鳀在调查期间有两次产卵小高峰,其仔鱼孵化后向岸漂流;小黄鱼和六丝钝尾鰕虎在此期间只有一次产卵高峰,其仔鱼在舟山群岛邻近水域进行保育。可以看出,调查水域及邻近水域是部分鱼类产卵,仔稚鱼保育、向岸漂流的场所或途径,是鱼类早期生活史中重要生境,一旦暴发有害藻华,补充群体将受到不良影响。多元分析结果显示,所选环境因子对几位优势种仔稚鱼的分布影响不大,推测产卵场位置和保育方式可能是更重要的原因。

氮磷营养盐结构对有害藻类的影响

近年来,有害藻华(HABs)已经成为全球性的海洋灾害,它不仅破坏海洋环境,且严重损害了水产资源,而营养盐形态是引起有毒有害藻华频发的重要原因之一。综述了氮、磷营养盐形态对有害藻类生长、有害藻华(HABs)及有毒藻类产毒影响3方面的国内外进展,并指出应加强控制氮磷排放结构、氮磷生物地球化学过程、藻类氮磷吸收动力学等方面的研究。

回顾与展望:关于有害藻华种类休眠体通过船舶压舱水底泥地理扩散的研究

船舶压舱水可引起外来生物入侵,国际海事组织(International Maritime Organization,IMO)因此制定了具有约束力的压舱水公约,已于2019年1月对我国正式生效。大量研究证明船舶压舱泥是有害藻华种类特别是有害甲藻孢囊的携带者。另一方面,有害藻华在我国近三十年频发,尤其是新的种类不断出现。因此,这种态势是否与压舱泥带来的外来种入侵有关是一个具有重要科学和现实意义的问题。我们最近的工作表明,此前国内外通过形态学方法对压舱泥的检测都大大地低估了甲藻孢囊的种类多样性和样品间种类组成的异质性。因此,必须通过更深入全面的实证研究对外源有害藻华甲藻通过压舱泥入侵我国海域进行风险评估。本文从如下几个方面进行了综述与讨论:(1)船舶压舱水(泥)与有害藻华地理扩散;(2)国内外有关压舱泥中甲藻孢囊多样性的检测与溯源研究;(3)我们对美国港口船舶压舱泥的检测发现压舱泥中甲藻孢囊具有很高的种类多样性和样品间的异质性。最后从我们最近的工作及与文献报道的工作比较获得了几个重要的科学问题。在评述国内外研究成果和前期研究结果基础上,提出有必要通过更大量、广泛的国际船舶压舱泥和中国全海域沉积物取样、高通量测序的分子鉴定与形态观察、单孢囊分子-形态鉴定、孢囊萌发、全面生信分析相结合的技术路线,实证性地评估有害藻华种类通过压舱泥入侵中国的风险,并以此建立对新出现藻华种类溯源或判断是否外来种入侵的基本依据,同时为海关职能部门的检验执法提供依据。

河北省近海有害藻华灾害分级、时空分布和优势藻华生物变化特征

为研究1989—2013年河北省近海有害藻华灾害分级、时空分布和优势肇事生物变化特征,对河北省近海累计58次有害藻华记录的发生时间、位置与范围、面积和优势有害藻华生物种类进行了统计分析。结果表明：小型（面积0~100 km2）、中型（100~1 000 km2）、大型（≥1 000 km2）和面积不详的有害藻华中,小型藻华为多发性藻华,发生次数占全省海域累计发生次数的60.35%;5-8月份是藻华多发期,发生次数占累计发生次数的86.21%;2000年后藻华发生频率大增,由原来年均发生1次演变为年均发生4次;秦皇岛海域发生藻华次数最多,占全省海域累计发生次数的57.14%,沧州海域次之,唐山海域最少;秦皇岛海域发生藻华累计面积最大,占全省海域累计发生面积的64.25%,沧州海域次之,唐山海域最小。河北省优势海洋有害藻华生物共计15种,易发性藻华生物夜光藻Noctiluca scintillans引发藻华次数最多,占全省海域累计发生次数的44.83%,2009年前是河北省近海最主要的藻华肇事生物;高发性藻华生物抑食金球藻Aureococcus anophagefferens引发有害藻华累计面积最大,占全省海域累计发生面积的55.57%,2009年后该藻和夜光藻共同成为河北省近海优势藻华肇事生物。

《海洋有害藻华(赤潮)监测技术导则》的技术要点

本文对HY/T063 2003《海洋有害藻华(赤潮)监测技术导则》的若干技术问题作了扼要阐述.着重说明应用"有害藻华"概念的必要性与依据、《导则》的特点、"有害藻华"监测方案设计的基本原则及其监测技术与质量控制.

有害藻华的宏条形码分析:机会与挑战

宏条形码分析(metabarcoding analysis)是通过对野外样本的分子标记(即条形码)进行PCR扩增、测序,并利用测序结果分析野外样本物种组成、物种相对丰度,及其时空动态变化。这项在近20年里逐步发展起来的分子技术,得益于DNA测序技术的快速发展,包括测序通量的提升和测序成本的降低,以及生物信息学分析方法的快速开发。基于可操作分类单元(operational taxonomic units,OTUs)分析方法,特别是最近的扩增子序列变异(amplicon sequence variants,ASVs)方法的开发,极大促进了宏条形码分析的应用。在世界及我国的海洋生态领域,宏条形码分析的应用还处于起步阶段。随着分析方法的日趋成熟,可适用于不同应用领域的分子标记不断增加,以及参考数据库的不断完善,宏条形码分析将释放出广阔的应用潜力。可以预期,宏条形码分析将在系统分析我国近岸海域有害藻华物种(及其他浮游生物物种)的组成和相对丰度中起关键作用,通过发现新物种,辨别隐存种,跟踪物种的生物地理学,进而帮助解析有害藻华暴发机理。

秦皇岛近海有害藻华发生特征及防治对策研究

秦皇岛近海有害藻华主要由微型及微微型藻类引起，产生的主要原因为水体营养盐，其发生时间主要集中在5～9月。结合秦皇岛地域特色，提出有害藻华的防控及应急治理需从政策、法律、机制、预案及方法等几个方面着手，建立科学的预防体系及有效的应急体系。

基于XML的有害藻华监测数据交换机制及灾害预警聚类方法的研究

有害藻华监测数据具有复杂性、数据来源的多源性、数据平台异构、数据格式不规范等特点。而XML具有可扩展性、简单性、开放性、互操作性及支持多国语言等优势。基于此,运用XML技术建立了有害藻华监测数据交换机制模型HABML,有效解决了有害藻华监测数据的管理、传输及交换等问题,为有害藻华的高效预警奠定了基础。同时,将对FCM聚类分析算法进行改进,引入到有害藻华灾害预警中,直观地反映了海洋要素样本的分布规律,为有害藻华的灾害预警提供了一种新的思路。

基于最大熵和广义相加模型分析厦门有害藻华影响下滨海旅游环境价值损失的关键参数

有害藻华是海洋生态灾害中最突出的问题之一,威胁着滨海旅游等海洋经济的可持续发展。有效评估有害藻华对滨海旅游环境价值损失的影响是推动生态环境保护与旅游资源开发协调发展的前提和基础。目前国内外广泛使用条件价值法,通过设置假想情景,根据受访者是否愿意为修复环境支付费用及支付多少来定量转换环境损失价值。因此,受访者支付意愿及其程度是影响环境损失价值的关键参数。但是,受访者的支付意愿和最大支付额度受多种因素影响,常规统计分析方法难以厘清其主要因素。本文创新性地引入最大熵Max Ent和广义相加GAMs模型,分别从是否愿意支付的定性分析和支付额度多少的定量分析两个方面,阐明厦门有害藻华影响下滨海旅游环境价值损失评估中影响这两个关键参数的主要因素。与传统统计分析方法相似,不论是Max Ent还是GAMs模型都认为收入水平、对景点满意程度、受教育程度以及年龄是解释游客支付意愿和支付额度的主要影响因素。但是,模型分析结果给出的显著性和重要性排序显示,游客对有害藻华的科学认知会显著影响其支付意愿,但对支付额度的影响有限。本文通过研究受访者对生态灾害的环境态度及其对支付意愿和支付额度的影响,以期为准确评估海洋生态灾害造成的环境价值损失提供科学依据。

海水养殖区溶解有机氮对有害藻水华的作用

近年来我国海水养殖业发展迅速,网箱养鱼的规模和密度越来越大,由于饵料的利用率比较低,再加上鱼类自身的代谢产物等种种原因,导致养殖水域的水环境受到了严重的影响,养殖水体中溶解性有机氮(DON)含量相当高。我们就近海鱼类网箱养殖,综述国内外关于养殖型赤潮的研究,论述其对水环境的影响以及不同氮营养盐与赤潮发生的关系,尤其是养殖区中溶解性有机氮对赤潮的发生具有重要作用,国际上关于DON在有害藻水华(HABs)中所起作用方面已做了大量的研究,但目前我国对溶解有机氮研究较少,对于赤潮形成机理方面在今后的研究中应注重DON的作用,从而完善赤潮形成机制,进一步作好赤潮的预防与防治。

微生物治理有害藻华研究进展

近年来,全球近海海域有害藻华频发,导致严重的环境问题与经济损失,如何有效地治理有害藻华引发全球关注。抑藻微生物可以通过细胞接触等直接方式及分泌胞外活性物质等间接方式破坏藻细胞的细胞结构、生理过程和遗传功能,进而抑制藻细胞的生长。本文总结了抑藻微生物控制有害藻华的主要作用原理和研究进展,综述了当前以微生物为基础的控制藻华的方法和技术,探讨了其在有害藻华治理方面的发展方向与应用前景,以期为有害藻华的防控提供参考。

海洋有害藻华研究进展

浮游植物不仅是食物链的基础环节,也在生物地球化学循环中起着重要作用。然而,某些种类在一定条件下会过度增殖富集形成有害藻华(因造成水色变为红、绿、褐、金等颜色,所以俗称为赤潮、绿潮、褐潮、金潮等),结果严重影响当地经济、海洋生态系统、全球生物地球化学循环甚至人类健康。近年来,随着水体富营养化、全球气候变化等现象加剧,有害藻华(Harmful Algal Bloom,HAB)的暴发规模和频次呈逐年增加趋势,且相关研究已成为环境生态学领域的热点。本文主要以典型海洋HAB生物为线索,从物种分布、生物监测、主要影响因素、分子机制及防治等方面概述了近十年HAB的主要研究进展,总结了现有研究的优点和不足,并对未来HAB研究做了相关展望。近十年的研究进展主要体现在:(1)不断有新的HAB物种被发现或鉴定,HAB藻类系统分类也不断被更新;(2)鉴定、检测方法包括DNA分析、生物传感器研发应用等有较大改进;(3)藻类毒素生物合成通路的研究有一定进展;(4)在HAB生态学与海洋学研究持续发展的基础上,分子机制及现代组学发展较迅速。然而,HAB发生的关键环境诱因和生物学(特别是生化与分子)机制仍然不是很清楚,缺乏一个可用来预测HAB暴发的关键因子。笔者认为,一方面是因为HAB的复杂性、种类及生态系统的特异性,另一方面是研究缺乏系统性与完整性。因此未来有必要加强对每一个重要的HAB原因种开展系统、持续的研究,类似于生物科学领域里的模式种研究,并且有必要开展综合性的研究,如实验室单种培养、中尺度模拟及现场生态研究相结合,整合现代组学、传统生理生态学和现场实时连续观测等技术。

有害藻华数据分析与可视化平台的设计

有害藻华是海洋中最为常见的一类生态灾害问题,对养殖业、旅游业和公众健康等造成了严重威胁,也给海洋管理带来了巨大的挑战。近年来,与有害藻华相关的生物、化学、水文、气象等观测数据以及有害藻华发生记录等统计数据不断积累,统计学方法、地理信息系统(Geographic Information System,GIS)等数据分析方法也在快速发展,为深入挖掘有害藻华时空演变特征、提高有害藻华监测预警水平奠定了重要基础。该研究综合应用数据库、地理信息系统及可视化技术,设计了一套集有害藻华多源异构数据管理、分析与可视化为一体的综合平台,能够实现对有害藻华相关数据的存储和动态关联,并集成了空间分析方法,实现了数据和分析产品的可视化。该研究以渤海有害藻华长期时空演变特征探究为案例,展示了该平台在有害藻华数据分析与可视化方面应用效果。该平台可望为公众科普、科学分析和政府决策等提供支撑。