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。

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。

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。

适用于中国近海观测研究浮标的北斗/GPS 双模信标系统的研 制与应用

为了提高海洋观测研究浮标在位运行的安全性,自主设计了一种北斗/GPS双模定位信标。该信标采用传统的GPS技术进行定位结合“北斗”卫星特有的报文通信和定位功能,通过解决传统GPS信号盲区问题,为中国近海海洋观测研究浮标安全运行提供了更加有力的保障,同时提高了数据保密能力。该系统采用外部供电和内部自主供电相结合的模式,即使外部供电中断,也可保证正常运行不低于1 a,而且基本上不需要对信标进行专门维护,大大降低了运行和维护成本。与该信标配套的岸站管理系统具备发送和短信和邮件报警的功能,可实现浮标运行状态实时监控。

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。

基于贝壳和齿舌对中国近海笠贝总科动物的分类学研究

作者对中国科学院海洋研究所历年来在中国近海采集的笠贝总科标本进行了整理和分类学研究,共鉴定出2科5属11种,选取了其中的9种进行了齿舌解剖,利用扫描电镜对其齿舌形态进行了观察对比。结果表明,笠贝总科种类的齿舌形态包括形状、排列方式以及齿尖的大小和数目可以作为区分笠贝总科种类的分类依据之一,从而将各属、种区分开来。此外,文中利用最新的分类系统对各类群进行了整理和分类,对相关种类的分类地位进行了确立,并对各物种贝壳的主要鉴别特征进行了描述,与相似种进行了分类讨论。

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。

中国海汇螺科Potamididae的分类学研究Ⅱ.拟蟹守螺属、锥蟹守螺属、望远蟹守螺属及笋光螺属

继中国沿海汇螺科Potamididae分类学研究Ⅰ后,又完成了汇螺科的分类学研究Ⅱ。本文主要论述了汇螺科中拟蟹守螺属Cerithidea、锥蟹守螺属Cerithideopsis、望远蟹守螺属Telescopium及笋光螺属Terebralia共4属9种,其中1个中国新纪录种为邱氏拟蟹守螺Cerithideaquoyii(Hombron&Jacquinot, 1848)。文中对其形态特征、生活习性和地理分布等进行了研究论述,并对以往鉴定有误和使用混乱的种名进行了修订。目前为止,共整理分类出中国沿海汇螺科5属18种。为了解中国汇螺资源情况、生物多样性和生态学研究提供基础资料。

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。

河流和暖平流对中国东部近海逆温层影响的数值研究

为定量化研究影响中国东部近海逆温层产生和发展过程的主要因素,基于Princeton Ocean Model(POM),通过进行河流和暖流的增减试验,对逆温层的季节变化及其影响因素进行了分析。模拟结果显示,受海表失热影响,逆温层主要出现在9月至翌年3月份,山东半岛北部及东部近海、闽浙沿海为三个主要逆温层发生区域,其中山东半岛北部近海逆温层范围和强度最大。当无河流输入时,整个研究海域无逆温层出现,而河流加倍或减半对逆温层的影响主要体现在长江口邻近海域,出现概率分别增高22%和降低15%。当暖流加倍或减半时,长江口邻近海域逆温层出现概率大幅增高23%和降低69%,山东半岛东部近海次之,分别增高34%和降低25%。当关闭暖流时,长江口外海逆温层消失,山东半岛东部近海逆温层出现概率降低约70%,且变浅76%。以上表明,河流淡水是中国东部近海逆温层形成的必要条件,在保持必要河流淡水输入条件下,暖流的变化对中国东部近海逆温层形成的影响比河流变化大,其中对长江口外海影响最大,山东半岛东部近海次之。暖流流量的增减可引起100 m以浅陆架区的海表面高度异常,影响跨40 m等深线海水交换和温盐锋面的形成,造成逆温层大范围的转移和变化。

中国海汇螺科Potamididae的分类学研究Ⅰ.塔蟹守螺属

为了摸清中国沿海汇螺科Potamididae物种数量和分布情况,本文采用国际上最新的分类系统,对中国科学院海洋研究所历年来采集积累的汇螺科标本进行系统性的形态分类学研究,共整理鉴定出汇螺科动物5属18种,将分别进行研究报道。本文主要论述了中国沿海汇螺科、塔蟹守螺属Pirenella共9个种类的形态特征、生活习性和地理分布,并对以往鉴定有误和使用混乱的种名进行了修订。为了解中国汇螺资源情况、生物多样性和生态学研究提供基础资料。

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。

中国近海大气颗粒物来源解析研究进展

大气颗粒物成分复杂、来源广泛,其通过干湿沉降的方式向海洋的输送是海洋营养物质和一些有害成分的重要来源之一,会对海洋生态系统产生重要影响.大气颗粒物源解析可追溯并量化各类大气成分的排放源信息,为科学防控大气污染和评估海洋大气沉降的生态环境效应提供科学依据.目前的大气颗粒物源解析研究多聚焦城市,对海洋的研究相对不足.本文系统梳理了目前各类源解析方法的发展现状,综述了其在我国海洋大气颗粒物源解析中的应用,并展望了未来的研究方向.结果表明,1)源清单法、源模型法和受体模型三大类技术方法体系在我国海洋大气颗粒物源解析中均有应用,但由于各类方法的适用性和局限性,以因子分析为代表的源未知受体模型得到了最广泛地应用;2)以指示因子法和同位素示踪法为代表的新方法不断涌现,多方法联用源解析技术实现了海洋大气颗粒物来源的准确识别;3)中国近海大气颗粒物的主要来源为化石燃料燃烧、工业排放、生物质燃烧、农业化肥使用、城市垃圾焚烧以及二次生成等的人为源,也有部分来自矿物沙尘、建筑扬尘、海盐飞沫以及生源释放等自然源,其贡献的相对大小与海域位置、陆源输入强度、气象条件以及浮游植物生物量等因素有关.今后应首先从完善源成分谱入手,注重开展多种源解析方法的集成与耦合,研发混合源解析技术模型,开发在线实时快速源解析和二次颗粒物源解析技术,并重点在受人为影响显著的海湾、近岸区域以及生态脆弱区开展精准化大气污染物源解析研究.不断发展适合我国近海的大气颗粒物源解析方法体系,对实现陆海统筹下的海洋生态保护战略目标意义重大.