中国科学院水生生物研究所科学数据中心:助推大数据时代水生生物学研究新发展

中国科学院水生生物研究所(以下简称“水生所”)是研究内陆水体生命过程、生态环境保护与生物资源利用的综合性学术机构。自20世纪50年代开始,水生所科研人员率先有计划地针对全国主要水体开展了实地科学考察,产生了大量的水生生物原始生态学数据;随着显微拍照和测序技术的进步,调查还产生了各种浮游生物显微照片和大量的遗传数据。这些数据为水生态监测服务系统和数据库的构建提供了数据支持,有助于推进水生生物学研究的发展。此外,面向国家在水环境保护、渔业可持续发展方面的重大战略需求,中国科学院水生生物研究所科学数据中心(以下简称水生所科学数据中心)(http://sdb.ihb.ac.cn/)聚焦科学数据标准规范、安全可控和开放共享,对上述科学数据进行收集保存、汇交整合、分级管理和分析挖掘,以期为生态环境保护与生物资源保护利用等领域的基础性、战略性和前瞻性的科学研究和技术创新服务。

襟江带湖 碧水丹心——纪念中国科学院水生生物研究所成立90周年

我们生存的星球,广袤的水面覆盖着70%以上的地表。水孕育了生命,也是人类赖以生存的必需条件之一。成立于90年前的南京,最终扎根于千湖之省、东湖之滨的中国科学院水生生物研究所(以下简称水生所),是我国、乃至世界认识水中生命奥秘、探究人类发展与水生态系统和谐共处的一支重要科研机构。世事沧桑,社会经济发展经历了巨大变化,经历90年历程的水生所人,始终在为合理利用水中生物资源,维护人类赖以生存的淡水生态系统的健康和安全,不断探索、砥砺前行。

中国科学院水生生物研究所鲸类保护生物学学科组简介

鲸类保护生物学学科组的前身是1978年秋成立的白鱀豚研究组。本学科组致力于白鱀豚、江豚、中华白海豚和扬子鳄等国家重点保护水生珍稀野生动物的保护生物学研究,

小型图书馆西文古籍文献调查与思考——以中国科学院水生生物研究所图书馆为例

中国科学院水生生物研究所图书馆有悠久历史,是专业化的小型图书馆,馆藏大量淡水水生生物学及其相关学科的外文专业文献。通过对馆藏1900年前西文文献调查统计后认为,应该树立拯救外文古籍的意识,指出修复外文古籍是一项持久的、任重道远的工作,需要依靠图书馆自身的力量来完成这一任务。

显微世界一奇葩——记中国科学院院士沈韫芬

沈韫芬——一位平凡的女性,一位成功的女性。数十年来,她辛勤耕耘在显微镜下,在这一小方视野里创造了令人瞩目的辉煌。1995年,她光荣地当选为中国科学院院士。她是中国科学院水生生物研究所的骄傲,因为她的当选,使该所有了第6位院士;她是湖北的骄傲,因为她的当选。

水生生物环境DNA监测技术的发展、应用与标准化

水生态系统是保障国家生态安全的重要基础。水生生物在水生态系统中扮演着核心角色,是研究水体演变的重要依据,是维护水生态健康的关键。传统水生生物调查和监测通常采用形态学方法,但其存在专业知识要求高、难以标准化和自动化及费时耗力等缺陷。环境DNA(Environmental DNA,简称eDNA)技术是一种通过监测环境中存在的DNA片段来识别特定生物物种的方法,可以实现基于水体中DNA分子进行水生生物的鉴定和监测,为水生生物的常态化监测提供了一个准确、便捷、可标准化和自动化实施的方案。文章介绍了eDNA技术的基本原理,总结回顾了eDNA技术从萌芽到广泛科研应用的发展历史和过程,介绍了基于eDNA的宏条形码和宏基因组等各类水生生物鉴定监测技术;阐述了eDNA技术在保护种、入侵种及生物类群监测和水生态评估等各领域的应用;分析了eDNA技术当前面临的物种参考序列数据库不完善等各类挑战;提出了通过优化完善数据库、样品采集方法、评价指标和参数、样品保藏、数据分析和存储等来推动eDNA技术标准化和自动化,以解决当前面临的挑战。同时,基于eDNA技术当前的发展阶段,提出了在我国水体结合专业形态分类鉴定开展水生生物eDNA技术标准化监测的实施建议。

镧改性虾壳低温热解制备的生物炭对池塘养殖废水磷吸附的研究

为提高生物炭对磷的去除效果和将厨余废弃物的资源化利用,文章以废弃虾壳为原料,用NaOH将LaCl_(3)以La(OH)_(3)沉淀形式附着在虾壳表面,进行热解得镧改性生物炭(CSLa)。采用XRF、SEM、BET、FTIR和XRD对改性前后的生物炭表征分析。采用吸附等温线模型和吸附动力学模型拟合生物炭的吸磷特征。研究了改性剂用量、初始pH、共存干扰离子对生物炭吸附磷的影响。结果表明镧化合物负载在生物炭表面,对磷吸附能力明显提高,最大理论吸附量为160.51 mg/g,与CS400磷最大吸附量(100.60 mg/g)相比约提高60%。在低浓度或高浓度磷溶液条件下,CSLa对磷吸附量和去除率均高于CS400,在实际水产养殖废水中更实用。吸附过程主要受化学吸附、颗粒内扩散控制。有关机理分析的结论表明表面沉淀作用、静电吸引、配体交换和内层络合作用是CSLa吸附磷的主要机理。CSLa更适合在弱酸性环境中除磷,不过在碱性环境条件下其吸附量也比较高。HCO_(3)^(-)和CO_(3)^(2-)对CSLa磷吸附有一定的抑制作用。研究以低温400℃为热解温度制备镧改性生物炭,不仅提升了生物炭对磷的吸附量和去除率,而且消耗热能较少,更有利于实际应用。

鲸类消化道微生物研究进展与展望

作为宿主的“第二套基因组”,消化道微生物与宿主的营养吸收和免疫抵御等功能紧密相关。与陆生哺乳动物相比,海洋哺乳动物鲸类的消化道微生物是目前国内外关注较少的研究领域。已有研究表明,鲸类消化道微生物极易受到食物和栖息地环境等因素的影响,然而现阶段研究手段以基于粪便样品进行高通量测序为主。本文对鲸类消化道微生物的研究手段、群落结构、功能特征和调控策略等方面的进展进行总结和分析,并对未来发展方向提出展望和建议。

祁连山国家公园青海片区河流和湿地原生生物多样性研究

探索祁连山国家公园河流与湿地的原生生物群落结构特征及其对环境的响应,为片区生物多样性保护与利用提供依据。2020年7-8月对祁连山国家公园青海片区河流和湿地的21个水环境样点进行了水样采集和DNA分离,共获得DNA样品58份,利用宏基因组测序探究祁连山国家公园青海片区的原生生物种类组成和群落结构,并分析了其与环境因子之间的关系。结果显示:(1)共鉴定和注释到393个原生生物分类单元(operational taxonomic units,OTUs),分属于24门40纲95目126科162属,其中裸藻门、纤毛门种类最多,硅藻门、纤毛门丰度最高;(2)片区不同河流或湿地的原生生物群落结构存在显著差异,河流原生生物多样性显著高于湿地;(3)RDA分析显示原生生物群落主要受水体总磷、水温、pH、总有机碳、溶解氧、盐度、总氮、硝酸盐氮、氨氮和水流速度等环境因子的显著影响;(4)物种共现网络分析显示湿地原生生物群落共现网络较河流更稳定。

河湖氧化亚氮(N_(2)O)温室气体的微生物还原作用研究进展

氧化亚氮(N_(2)O)是强温室气体和破坏臭氧层的主要物质之一,河湖生态系统是人为活动导致N_(2)O排放的热点区域.含有nosZ功能基因的N_(2)O还原菌(N_(2)ORB)是唯一已知的N_(2)O还原微生物,在减少N_(2)O排放中起着至关重要的作用.先前的研究关注于河湖中N_(2)O的产生和排放过程及其影响因子,缺少对N_(2)O汇过程及其微生物还原作用的系统报道.本研究通过系统梳理发现,寒冷的北方地区和河湖局部位点,如底泥、水库深水层和水草区,广泛表现为N_(2)O的汇.非反硝化N_(2)ORB是N_(2)O的净汇,新发现的nosZⅡ型N_(2)ORB更加多样,其N_(2)O还原酶转位能量需求更低.相比于nosZⅠ型N_(2)ORB,nosZⅡ型N_(2)ORB还原N_(2)O的半饱和常数更低,对N_(2)O的亲和力更高,在利用环境中低浓度的N_(2)O时具有优势.内源电子供体对N_(2)O还原过程的影响受微生物自身代谢特性的影响,内源电子供给不足会减弱N_(2)O还原过程,然而部分完全反硝化菌株会优先进行N_(2)O还原.河湖系统中的胞外呼吸细菌和腐殖质等电子穿梭体,可以增加外源电子供给,从而促进N_(2)O还原.河湖系统中竞争性电子受体对N_(2)O的影响复杂,可以通过影响电子分配减弱反硝化细菌尤其是nosZⅡ型N_(2)ORB的N_(2)O还原性能,但也有发现并不会影响水体N_(2)O/NO_(3)-和纯菌培养系统稳定阶段的最低N_(2)O浓度.最后,温度、溶解氧浓度、pH和河流水力停留时间会通过改变N_(2)O还原酶活性和N_(2)O还原反应时间来影响河湖系统N_(2)O还原过程.未来应当加强对河湖系统中原位N_(2)ORB的生物动力学特征及其环境影响机制的探索,提高对环境中N_(2)O减排机制的理解,这对正确估算全球N_(2)O温室气体排放总量及其受全球变化的影响具有重要意义.

基于生物混凝剂的太湖蓝藻生物质气浮收获与微波干燥中试系统研究

文章提出一种基于生物混凝剂的蓝藻生物质混凝-气浮收获与微波干燥工艺,开发了处理量为20 m^(3)/h的中试系统。在太湖的连续运行结果表明:该系统对蓝藻生物质的收获效率高达95%,脱水后生物质的含水率可降低到85%以下;经微波连续干燥10 min后,生物质含水率可以降低到10%以内,且微波干燥对生物质中的蛋白质和糖类等主要营养物质的含量没有影响。经济性分析和成本敏感性分析结果表明,蓝藻生物质的收获与干燥总成本为4134.1元/t,其中生物混凝剂成本占50%以上,蓝藻生物质处理成本与生物混凝剂用量和成本以及微波干燥量密切相关。

中国单星藻属系统分类学研究

为调查我国单星藻属(Coelastrella)物种多样性和分布,研究从我国各地区采集29株单星藻藻株,结合形态学及18S rDNA、ITS和tufA三个分子标记对该属进行了系统分类学研究,系统梳理中国记录的单星藻属植物共10种2变种,并新发现3个中国新记录种,分别为密纹单星藻Coelastrella multistriata、陆生单星藻Coelastrella terrestris和气生单星藻Coelastrella aeroterrestrica。上述物种的发现弥补了中国核心单星藻分支标本缺乏的问题,丰富了中国单星藻属的物种多样性,为该类群进一步的分类修订及资源开发奠定基础。

中科院水生生物研究所SCI收录论文分析报告

美国科学情报研究所编制的《科学引文索引》（SCI）所提供的分析数据是目前国际评价科研成果水平的通用参考标准，也是对研究单位或个人科研实力进行评价的一个重要依据。1991年以来的数据显示，水生所发表文章被SCI收录呈现不断上升态势。1991—1998年，水生所进入知识创新工程之前的7年中被SCI收录的文章总和仅为63篇；进入创新之后水生所被SCI收录的论文数量快速增长，一期创新阶段，水生所被SCI收录论文总数就达到179篇；二期创新4年中，水生所被SCI收录的论文更是突飞猛进地增长达到427篇，占全部被SCI收录论文的41％；三期创新前两年即2006—2007年，水生所被SCI收录的论文就已经达到了379篇，占全部被SCI收录论文的36％。

加强长江水生生物多样性保护的若干思考

长江是世界上著名的生物多样性热点地区,是重要的物种基因库和天然的资源活体库,对维系我国水域生态平衡、保障生态安全和经济社会可持续发展具有极为重要的作用。在各种人类活动的影响下,长江水生生物资源严重衰退,鱼类完整性达到了“无鱼”的级别。2021年起,国家开始全面实施长江十年禁渔,现已初见成效。但是,水电开发、水污染、江湖阻隔造成的栖息地退化等问题依旧严重。本文综合评估了长江水生生物多样性现状和已有的保护措施,认为生境破坏、水质恶化、外来种入侵、科研和保护工作投入不足,是目前长江水生生物多样性保护中存在的主要问题。在十年禁渔实施的新形势下,为了修复长江水域的生态环境和保护水生生物资源,提出了加强长江水生生物多样性保护的若干建议,包括加强珍稀鱼类的人工保育,转换鱼类人工增殖放流目标;加强水生态修复的技术研究与项目实施;加强生态观测站和水生生物战略资源库建设;加大保护研究的投入;完善长江禁捕水域科研监测的审批和管理制度,健全长江水生生物保护管理体系等。

中国淡水鱼类寄生虫研究七十年

寄生虫是水产养殖中最主要的病原类群之一,对鱼类苗种直至成鱼各个阶段的危害都十分严重。我国的鱼病学即是从鱼类寄生虫的研究发端并逐步发展起来的。本文从病原生物学、生态学、药物学、免疫学四个方面回顾了我国淡水鱼类寄生虫自新中国建立初期至今70年间(1953年—2023年)的研究历程和已取得的成绩,并对未来的发展趋势和前沿热点进行了展望。本文为从事鱼类寄生虫学以及水产其他相关研究的读者提供了关于中国鱼类寄生虫研究的历史、现在发展水平和未来发展动向等较为全面的素材。

中国淡水藻类生物多样性研究进展

概述了中国淡水藻类物种多样性和遗传多样性研究的现状,讨论了生境的多样性和及其与藻类物种多样性的关系。同时探讨了藻类多样性所面临的问题,提出了关于保护和利用措施方面的建议。

水质酸化对水生生物影响的研究

通过人工模拟试验,评价了水体酸化对不同营养级水生生物的影响.结果表明,不同营养级水生生物忍耐pH的阈限为5.0—5.5.

酸雨对水生生物影响的研究

环境生物学家目前面临的任务之一是就酸雨对水体和水生生物的冲击作出预测。本文主要介绍酸雨分布最广、危害严重的地区,并对水生生物的影响作出分析。研究表明一个湖泊及其流域中和酸雨所进入的酸的容量,主要取决于汇水区基岩的组成。湖、河酸化所带来的最明显的生物学冲击是鱼类种群的消失或减少。而食物网中各个营养级的生物也可能受到影响。生物的数量和种类会减少,结果随着整个水生态系统的破坏,水体的初级生产力和分解作用受到伤害。 我们所进行的研究表明:鲢、餹、鲤对酸的相对敏感性是受精卵>鱼苗>鱼种;鲢鱼的96小时LC_(50)分别是pH5.34,4.51及3.80。酸雨对大型溞的急性毒性,24小时LC_(50)是pH4.06±0.19;48小时LC_(50)是pH4.94±0.20。椭园萝卜螺对酸的96小时累积死亡率分别是:pH3.6时100％,pH3.8时60％,pH4.0时20％以及pH4.2时10％。 作者对今后需要进行的研究课题提出了建议。

稀有鮈鲫作为水生模式生物的研究及探讨

我国本土水生生物稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus Ye et Fu,1983年)是一种优良的试验用鱼,具备成为模式生物必要条件。本文总结了稀有鮈鲫生物生态学研究情况,分析了稀有鮈鲫在多个应用领域与模式生物斑马鱼、青鳉存在的不足和差距,同时借鉴发达国家推动模式生物的实践经验,提出了针对性建议。