中太平洋富钴结壳中生物标志物、有机碳同位素地球化学及其古海洋环境意义

利用2003年大洋DY105-12,14航次在中太平洋海山获取的KXD28富钴结壳样品,采用气相色谱(GC)内标法对该结壳样品的分层样进行了可溶有机质(氯仿沥青"A")及其族组成(饱和烃、芳烃、非烃)、正构烷烃、类异戊二烯烃的定量分析,并结合总有机碳(TOC)及有机碳同位素(δ13 C)分析,探讨了结壳样品有机质来源及富钴结壳组成与生长环境之间的关系。结果表明:(1)富钴结壳中有机质生物母源主要为海洋生物和菌藻类,并混有少量陆源物质;有机碳同位素同样也指示了海洋水生生物碳同位素特征;(2)KXD28结壳从底层到最外层有机碳同位素发生了很大变化,结壳中有机碳同位素组成变化与结壳生长过程中的海洋环境气候相符合:富钴结壳生长前期δ13C组成由正变负,对应全球气候变冷,南极底层流向太平洋挺进;而富钴结壳生长后期δ13 C逐渐偏正,与全球气候变暖和南极底层流萎缩相关联。

海洋生态系统净生产力研究进展

海洋生态系统净生产力(net ecosystem production,NEP)表示总初级生产力(gross primary production,GPP)和呼吸作用(respiration,R)过程之间的差异,它对碳收支平衡、海洋生态系统营养状态乃至气候变化等研究具有十分重要的指示意义。影响海洋NEP的因素有细菌、浮游生物、温度、太阳辐射、海冰融化、水团迁移、富营养有机质排放以及海水酸化等。目前计算NEP的方法可分为实验培养测定及数据模型计算两种。溶解氧培养法及同位素标记法等是经典的培养测定方法,但存在误差较大且重现性较差等问题。数据模型计算即借助养分质量平衡、响应面模型、O2/Ar示踪等方法,通过将现场实测数据和生物地球化学模型结合,进行高时间分辨率的连续性观测,这也是目前测算NEP的主流应用手段。然而,相较于发达国家,我国在NEP的研究设备、技术、测定方法等方面仍存在一定差距。今后的研究重点将是建立NEP指标与表征海洋环境、气候变化之间的耦合关系以及NEP测定方法的改进,这将有助于深入理解和探索全球变化背景下海洋生态系统响应机制及变化趋势。

南极普里兹湾表层沉积物有机地球化学特征及其生态环境意义

用气相色谱和气相色谱-质谱分析法分析了南极普里兹湾5个站位表层沉积物中多种生物标志物,探讨了其生态环境指示意义。结果显示:(1)湾内中心区总类脂物含量最高(1 193μg·g-1),埃默里冰架区次之(572μg·g-1),陆坡区最低(341μg·g-1),且与沉积有机碳、总糖、生物硅、菜籽甾醇、表层海水叶绿素a等参数显著正相关(p<0.1),表明底层有机质与上层水体浮游植物密切相关;(2)C27甾烷含量与C28甾烷显著负相关(p<0.01),指示着晶磷虾与硅藻的食物链关系;(3)相对较高的饱和烃/芳烃比值(>2.5)、较低的Pr/C17(<0.5)和Pr/Ph(<2)证明沉积有机质主要来源于硅藻等浮游植物,同时饱和烃双峰群(C17或C18和C29)的存在及较高含量的C29甾烷(35.79%)指示外域有机质输入,且湾中心区的(CPI=1.60,Pr/Ph=0.69)要高于陆坡区和冰架区(CPI=1.01,Pr/Ph=0.39);(4)湾内中心区和冰架区脂肪酸C18:2/C18:0平均比值(0.78)要高于陆坡区(0.23)和低纬度地区(<0.1),表明南极夏季普里兹湾陆坡区的表层海水温度要高于湾中心区和冰架区。

近岸典型生态系统大型底栖动物的次级生产力——以瓯江口、洞头列岛为例

为更好了解和估算河口及岛屿生态系统大型底栖动物次级生产力的情况,以近岸两个典型生态系统河口-瓯江口、岛屿-洞头列岛为例,于2015年4月和10月在该海域进行大型底栖动物调查,采用3种Brey经验模型对大型底栖动物次级生产力进行估算,并分析次级生产力与环境因子的关系。结果表明:(1)以去灰干重(ash-free dry weight,AFDW)计,Brey经验公式估算瓯江口和洞头列岛海域年均次级生产力分别为0.48 g(AFDW)m^(-2)a^(-1)和0.70 g(AFDW)m^(-2)a^(-1),Brey模型估算瓯江口和洞头列岛海域年均次级生产力分别为0.51 g(AFDW)m^(-2)a^(-1)和1.55 g(AFDW)m^(-2)a^(-1),Brey模型估算瓯江口和洞头列岛海域年均次级生产力分别为0.25 g(AFDW)m^(-2)a^(-1)和0.99 g(AFDW)m^(-2)a^(-1)。(2)3种经验模型反映大型底栖动物年均次级生产力空间分布趋势一致:瓯江口海域有1高值区,位于瓯江口南部;洞头列岛海域有2高值区,分别位于洞头本岛东北部的三盘岛与花岗岛之间和东黄岛东南部的岛屿之间。(3)瓯江口海域大型底栖动物年均次级生产力主要贡献种为双鳃内卷齿蚕Aglaophamus dibranchis、长吻沙蚕Glycera chirori、异蚓虫Heteromastus filiforms、焦河篮蛤Potamocorbula ustulata、薄云母蛤Yoldia similis、圆筒原盒螺Eocylichna braunsi,它们对次级生产力的贡献率超54.2%;洞头列岛海域大型底栖动物年均次级生产力主要贡献种为双鳃内卷齿蚕、异蚓虫、薄云母蛤、绒毛细足蟹Raphidopus ciliatus、隆线强蟹Eucrate crenata、脑纽虫Cerebratulina sp.、红狼牙鰕虎鱼Odontamblyopus rubicundus,它们对次级生产力的贡献率超57.1%。(4)次级生产力与环境因子的相关性分析显示化学需氧量、悬浮物和表层沉积物中值粒径是影响瓯江口海域大型底栖动物年均次级生产力的重要环境因子,而环境因子与洞头列岛海域大型底栖动物年均次级生产力相关关系不显著。(5)瓯江口海域Brey经验公式与Brey模型估算结果基本一致,洞头列岛海域Brey经验公式与Brey模型估算结果基本一致。

海洋生态红线区划--以海南省为例

随我国沿海地区社会经济迅速发展,各种不合理的资源开发活动已使海洋生态系统遭受严重威胁,亟需实施海洋生态红线制度为海洋生态保护与生态建设、优化区域开发与产业布局提供合理空间边界。介绍了生态红线概念的起源和内涵,提出了海洋生态红线的定义和基本原则,并以海南省为例介绍了海洋生态红线区划的技术框架,同时针对海洋生态红线区划面临的若干问题进行探讨,以期为我国海洋生态红线区划研究提供参考。

海洋微塑料污染的生态效应研究进展

海洋微塑料污染已成为全球性环境问题。微塑料粒径小,易与海洋生物发生相互作用,可通过多种途径进入海洋生物体内,并在其组织和器官中蓄积和转移,对机体产生毒害。微塑料可沿食物链进行传递,威胁海洋生态系统的健康与稳定。因此,海洋生物与微塑料的相互作用以及海洋微塑料污染的生态效应成为当前研究的热点。综述微塑料的生物附着、生物摄入、对海洋生物的毒性效应及其与化学污染物的复合毒性效应研究的基础上,提出未来微塑料生态效应研究应重点关注我国海洋环境中微塑料的污染现状及生物摄入状况、微塑料的生物效应及其毒理学机制研究、微塑料与其他污染物的复合效应、以及微塑料在海洋生态系统中的作用及其生物地球化学行为等。

中国海洋生态保护制度的转型发展--从海洋保护区走向海洋生态红线区

海洋生态环境的持续恶化与生态学认知的提高使海洋生态红线区管理制度成为必然。总结了中国海洋保护区现状与存在问题;分析了发展海洋生态红线的必要性、区划原则、概念及组成体系;提出海洋保护区与海洋生态红线区可分别籍空间统一性、决策统一性、工作内容与管理要求的一致性相关联,海洋保护区的核心、关键和重要因素与海洋生态红线的范围划定、宏观应对策略制定、微观管理规定一一对应。对海洋保护区管理向海洋生态红线区划与管理的转变给出了若干建议,认为海洋生态红线区划指标体系可以参照海洋保护区绩效评估、保护区选划与评估指标;并从海洋生态红线的尺度,陆海统筹的生态系统格局-结构\过程-机理,复杂生态系统与海洋生态红线的结合,海洋生态红线基点观测等方面对海洋生态红线的研究和工作方向进行了展望。

海洋大型底栖动物对海岛开发的生态响应——以宁波大榭岛为例

以开发时间长,产业密集的国家海岛开发试点大榭岛为例分析、评价了海岛开发的潮间带和近岸海域大型底栖动物生态响应。通过对大榭岛岩礁相、泥沙相潮间带以及近岸海域大型底栖动物的物种组成、群落结构和数量分布的分析,同时与该岛周围开发程度较弱的几大海岛的类似生境中大型底栖动物状况进行比较。结果发现:(1)大榭岛岩相潮间带断面牡蛎科(Ostre idae)和藤壶科(Balan idae)等科的物种栖息密度较高,生物多样性较低;(2)泥沙相潮间带底栖动物状况与其他海岛差别不显著;(3)大榭岛近岸海域底栖动物种数少于其他海岛近岸海域,且前者不倒翁虫(Sternaspis scutata)和小头虫(Capitellacapitata)等多毛类物种栖息密度较高,生物多样性较低,群落结构与其他区域相差较大;(4)环境质量的生物评价结果显示,大榭岛近岸海域扰动程度高于其他海岛近岸海域。此外,从海岛开发的规划与功能定位、工程设计与施工工艺、相关人员意识形态三方面提出了一些保护和恢复海洋生物多样性的对策。

铁锰结壳中底层洋流活动的地球化学研究

文章以大洋海山铁锰结壳与南极底层流(AABW)之间关系的角度,从铁锰结壳的结构构造、矿物组合,特别是结壳新壳层的Ce异常和Ce/La比值的区域分布来探讨AABW的活动在铁锰结壳中留下的证据。主要对中太平洋和西北太平洋5座海山的17个铁锰结壳新壳层样品进行了结构构造分析和REE含量测定。结果表明,铁锰结壳的REE含量很高,平均为1716.66×10-6,且轻稀土元素明显富集,LREE/HREE平均值为4.82,除MID06样品具微弱的Ce负异常外,其他铁锰结壳样品均具明显的Ce正异常。为了对比研究AABW的影响,除铁锰结壳外,还引用了不同区域的多金属结核的稀土元素平均值资料按不同区域进行了对比研究,结果发现,AABW活动区和非活动区的δCe值和Ce/La比值有显著差异。一般来说,沿AABW流路,从南向北,δCe值和Ce/La比值有逐渐减小的趋势,但在局部地区,如地形复杂的海山区,AABW的强度会发生变化,其Ce正异常和Ce/La比值可能会局部增大。本项研究成果将有助于全面认识大洋成矿作用与海洋环境变迁的内在联系。

海洋微生物活性物质的研究进展

海洋微生物由于其特殊的生存环境,往往能产生结构新颖、功能多样的活性物质,海洋微生物作为活性物质的新来源,正日益受到人们的关注。综述了近几年海洋微生物产生的抗肿瘤、抗心血管病、免疫调节剂、抗生素等生物活性物质的开发利用现状及相关的研究技术和方法,展示出海洋微生物活性物质巨大的开发利用前景。

海水淡化排放的高盐废水对海洋生态环境的影响

盐度是海洋环境中最重要的生态因子之一,每种生物各有其适宜生长盐度要求,当环境盐度超过该范围时,生物体的生长、发育、生殖、行为和分布都会受到影响。近10年来,随着淡水资源紧缺和海水淡化处理成本的下降,海水淡化厂数量急剧增加,大量浓盐水进入海区导致受纳海域盐度升高。高浓度盐水给海洋生态环境带来许多负面影响,有关浓盐水的海洋生态安全问题备受人们关注。在总结和分析浓盐水对海洋浮游生物、底栖动物、甲壳类动物、鱼类和海草等影响的基础上,指出海水淡化厂排放的高盐废水对海洋生态的潜在威胁,浓盐水的排放使一些经济水产种类产量减少,给渔业资源和海洋经济带来损失。不同地域环境对海水淡化厂排放水的敏感程度不同,且潮流、海流和水团等水文因素以及海水淡化厂的日处理量和规模等因子决定了排放的高盐废水对海域生态影响的程度。为减少排放的高盐废水对出水口附近海域的影响,提出了海水淡化工程合理规划和布局的可行措施,要选择水体交换良好的海域作为海水淡化工程所在地,对排水口要进行因地制宜地设计,做好高盐废水的再利用工作,以最大限度地减少排放的高盐废水对海区环境的负面影响。建议对海水淡化厂附近海域进行有针对性的水质调查和监测,并做好环境风险影响的评价工作;制定及完善相关的法律法规,建立统一的高盐废水排放标准,而该标准则要以排放的高盐废水对当地海洋生态不造成较大的影响为依据,使海水淡化产业的发展有法可依。

海洋生物泵研究进展

海洋生物泵是以一系列海洋生物为介质将大气中的碳输运到海洋深层的过程,是海洋碳循环的重要组成部分以及未来的研究重点。本文系统地描述了海洋生物泵碳汇几个主要阶段:浮游植物沉降,浮游动物粪球颗粒沉降,透明胞外聚合颗粒物(TEP)沉降和海雪沉降以及碳酸盐反向泵过程。同时,本文对南海生物泵的研究进展进行简要介绍,服务于中国海碳循环。

赤道太平洋沉积有机质物性、源性的地球化学及其沉积环境对比研究

对赤道中东太平洋和赤道西太平洋4个柱状样中有机碳、可溶有机质（即氯仿沥青“A”）及其族组成（总烃、饱和烃、芳烃、非烃）、某些生物标志物（正构烷烃、类异戊二烯烃和萜类）分布特征进行物性和源性的地球化学对比研究,并对它们的共性和差异性进行了探讨。结果表明：它们的共性是非烃含量高,而饱和烃和芳烃含量低,饱和烃与芳烃的比值小,类异戊二烯含量高,样品的碳优势指数CPI值为0.812-1.380,Ts/Tm的比值在0.99-1.50,反映了检测出的分子化石经历了一定的成岩作用改造,具有低成熟烃特点。4个站位的有机质都处于低演化阶段,演化程度大小为WP02-1〉ES0103〉W2001-2〉MP2001-01。由于物性、源性以及沉积环境的差异,正构烷烃的特征可以分为两类：MP2001-01柱样沉积物中正构烷烃谱图呈双峰型分布,前低碳峰群以nC17和nC18为主峰,后高碳峰群以nC27和nC29为主峰,nC2-3/nC2＋4为0.631-0.950,表征了主要以海洋低等菌藻类和陆地高等植物两种混合来源;而W2001-2,ES0103和WP02-1三个站位的谱图呈单峰型,并以与水生大型植物有关的C25为主峰（nC25为主峰,nC24次之,个别为nC23）的中等碳链长占优势,nC2-3/nC2＋4为0.081-0.234,表明正构烷烃主要来源是海洋水生大型植物,藻类对这些海域低熟烃的形成作出了巨大贡献。这3个站位Pr/Ph为0.215-0.901,反映出这些站位处于强还原、还原或少数弱氧化环境,还原环境在低熟烃形成和保存过程中发挥了重要作用。

我国海洋生态补偿的研究现状与展望

文章对近年来国内外生态补偿的概念内涵做了梳理和评析,并针对目前我国海洋生态补偿的一些工作基础和所面临的实际问题,在详细阐释补偿依据、补偿主体、补偿客体、补偿标准和补偿方式等5大核心要素的基础上,提出了建立和完善海洋生态补偿机制方面的几点展望,旨在为我国海洋生态补偿的理论与实践提供参考。

南海北部初级生产力的物理-生物海洋学耦合特征及其对固碳量的影响

通过修订的VGPM模型,利用南海北部7年平均SeaWiFS和AVHRR遥感资料,分析了该海域河口上升流及反气旋涡等生境表层叶绿素浓度和初级生产力的周年变化,结果表明,季风驱动下的物理-生物海洋学耦合过程是控制研究海域浮游植物生物量和初级生产力时空变化的主导因素。浮游植物生物量和初级生产力随着季风、环流以及中尺度涡等物理现象的更替而呈现出明显的区域差异和季节变化,其高值一般出现在珠江口和沿岸上升流区,而低值则出现在外陆架反气旋涡和海域南端,往往伴随东北季风的盛行而升高,随西南季风的增强而降低。通过遥感资料估算得到南海北部海域年平均初级生产力为165.6 g/(m2.a)(以碳计),浮游植物年固碳量为4.83×107t/a(以碳计),其中每年最多约有1.9×107t碳向真光层外输出。

海洋功能区划与海洋生态红线关系探讨

海洋生态红线制度是我国"五位一体"文明建设的具体要求。为进一步在自然科学与人文科学的联结点上探求深入开展生态红线工作的可能性,文章对比了实施多年的海洋功能区划与历史新阶段提出的海洋生态保护红线的概念和内涵,剖析了两者之间的区别与联系,指出海洋功能区划与海洋生态红线区划在法律地位和管控制度等方面具有一致性,在划分目标、空间管理及划分方法上具有差异性,海洋功能区划以"使用"为主,海洋生态红线以"保护"引领。在此基础上,建议未来海洋生态红线工作的开展可从海洋功能区划借鉴经验,建立完善的管控评估制度,确立生态保护红线的优先地位,处理好海洋功能区划与海洋生态红线区划的关系。同时,海洋生态红线区划应以维持海洋生态系统结构稳定和提高海洋生态系统服务功能为目标,将区域资源环境承载力评估作为一项参考指标,限制低承载区的开发利用,保证海洋生态环境健康可持续发展。

海洋微塑料污染现状及其对鱼类的生态毒理效应

海洋微塑料污染已成为全球性环境问题,鉴于微塑料特殊的理化性质,其对海洋生物和海洋生态系统的生态效应愈发受到关注。本文在综述海洋微塑料来源、类型和分布状况的基础上,探讨了鱼类摄入微塑料的途径及其生态毒理学效应。研究表明,全球近岸、大洋和极地海域均有微塑料分布,我国微塑料污染亦较为严重。微塑料会对包括鱼类在内的海洋生物生存造成威胁,其被鱼类摄入的主要途径是经口误食,微塑料进入鱼体后可在不同组织和器官中迁移,消化道是主要蓄积器官。微塑料对海洋鱼类的生态毒理效应主要包括:(1)影响生殖与精卵发生;(2)降低存活率;(3)影响生长发育;(4)扰乱行为;(5)导致组织病变与炎症反应;(6)导致代谢紊乱;(7)干扰神经系统;(8)导致氧化应激;(9)干扰内分泌等。未来研究应重点关注微塑料在海洋生态系统中的迁移扩散过程、不同浓度和粒径微塑料对鱼类的生态毒理效应及致毒机制研究、微塑料和其他典型海洋污染物对鱼类的联合毒性效应,以及微塑料与海洋酸化、缺氧、升温等全球环境问题的叠加效应等。

西南印度洋脊49.6°E热液区热液产物和玄武岩地球化学特征

利用X射线荧光法和ICP-MS等方法对取自超慢速扩张的西南印度洋脊(SWIR)49.6°E热液区的热液产物和玄武岩样品进行元素地球化学特征分析研究,结果表明:(1)与亏损型洋中脊玄武岩(N-MORB)相比,研究区玄武岩样品的主量元素组成显示其偏碱性,而微量元素对比表明该区玄武岩明显富集Pb元素;(2)对热液产物的综合分析表明这些样品多为Fe-Si-Mn氧羟化物且都为热液来源;(3)热液产物的∑REE含量介于玄武岩和海水之间,经球粒陨石标准化的稀土元素(REE)分布模式均表现出Eu正异常和轻稀土(LREE)富集的特征。另外,本研究还表明,利用玄武岩和热液产物地球化学指标不仅能够模拟出以热液喷口为中心的元素地球化学晕,而且能反映出热液活动的影响范围。

海洋浮游植物的热效应

采用热效应模拟实验方法研究了冬、夏两季温度对象山港海洋浮游植物种类组成、细胞密度的影响,同时在冬季开展了温度对海水中叶绿素含量的影响研究。温度对浮游植物种类数和细胞密度的影响显著,影响程度与季节、增温幅度和实验时间有关。当夏季(自然水温为28℃)实验温度超过36℃,冬季(自然水温为12℃)实验温度超过34℃时,浮游植物种类数和细胞密度均急剧减少。温度对浮游植物细胞密度的影响显著,随着实验温度的升高,浮游植物细胞密度与温度呈峰值关系。夏季实验当温度升高至30℃时浮游植物细胞密度最高,实验至第7天时的细胞密度达到最大值为40.56 cells/dm3;冬季实验当温度升高至24℃时的浮游植物细胞密度最高,实验至第7天时的细胞密度达到最大值为625.8 cells/dm3。温度对冬季实验海水中叶绿素含量的影响显著,并且冬季海水叶绿素浓度与浮游植物细胞密度呈显著的正相关性(r=0.81,p<0.01)。实验结合自然海区海水温度的变化进行分析,并探讨人们普遍关注的热(核)电厂建设与海洋生态效应的问题,为冬、夏两季温排水对受纳海域的增温对浮游植物的热影响提供科学依据。

石油污染对海洋浮游植物群落生长的影响

为了解石油污染对海洋浮游植物的慢性毒性影响,运用实验生态学手段,在不同季节对采自浙江省乐清湾的浮游植物进行原油污染慢性(15 d)毒性效应研究。通过对浮游植物叶绿素a(chla)和细胞密度的测定,发现高浓度(≥2.28 mg/L)原油胁迫对浮游植物的生长有极显著抑制作用(P<0.001),表现为浮游植物chla和细胞密度下降;低浓度(≤1.21 mg/L)不会抑制浮游植物生长,反而可促进其生长。各个季节原油对浮游植物的慢性毒性效应存在差异,表现为不同自然水温下浮游植物对原油胁迫的耐受性不同,夏季浮游植物对油污染的耐受性较冬季差。浮游植物chla和细胞密度有极显著的正相关性(P<0.001)。石油污染对浮游植物的影响随培养时间延长存在差异,培养后期石油烃逐渐在水中降解,低浓度试验组中浮游植物可恢复生长。