自然资源部第三海洋研究所建所60周年《应用海洋学学报》所庆专栏贺词

为庆祝本刊主要主办单位自然资源部第三海洋研究所(简称海洋三所)建所60周年,《应用海洋学学报》编辑部在本期特设所庆专栏,特别邀请蔡锋、陈彬、陈立奇、杨丰、邵宗泽和蔡榕硕6名二级研究员和第五届编委会副主编、厦门大学黄邦钦教授一共撰写了7篇综述论文,反映当前海洋地质学、海洋生物学、海洋生态学、海洋大气化学和全球变化等研究领域的最新研究进展和发展前景,以雍读者。

海洋自然资源负债界定与核算研究

编制自然资源资产负债表是中国为推进生态文明建设提出的新举措。海洋自然资源资产是中国自然资源资产的重要组成部分,然而目前要明确海洋自然资源负债的内涵及科目仍存在诸多问题。本研究基于全国“自然资源资产平衡表”的试点经验,以服务国家海洋综合管理为目的,充分考虑海洋资源的特殊性,在文献综述基础上明确海洋自然资源负债的概念。进而根据受托责任和可操作性,从海洋资源过渡消耗、海洋环境破坏、海洋生态破坏等3个方面筛选出海域面积减少、大陆自然岸线减少、无居民海岛面积减少、无居民海岛自然岸线减少、违规占用生态红线区、海水水质下降等6个可实物量计量的二级负债科目。在此基础上,设计“海洋自然资源负债表”框架和其实物量、价值量核算的途径,本研究可为海洋自然资源资产负债表的编制提供参考。

中国近海变暖和海洋热浪演变特征及气候成因研究进展

近几十年来,气候变化背景下中国近海海表面温度(SST)显著上升且极端高海温事件(海洋热浪)频发,时常造成海洋生物大规模死亡和赤潮暴发等生态灾害。为此,文章回顾分析了中国近海变暖及海洋热浪的相关研究进展,包括海温变化趋势和变率、海洋热浪演变特征和气候成因,以及相关影响,并探讨了应对策略。研究显示,1960~2022年,中国近海尤其是东中国海(渤海、黄海和东海)变暖趋势显著,SST分别上升了1.02℃±0.19℃、1.45℃±0.32℃,主要受到东亚季风减弱和黑潮入侵增强的影响;而SST年际和年代际变率还与厄尔尼诺与南方涛动(ENSO)和太平洋年代际涛动(PDO)等大尺度气候因子有关。中国近海变暖还引起地理等温线明显向北迁移,造成季节性物候发生变迁(春季提前和秋季滞后),并影响海洋生物生长节律、地理分布、群落结构和生态服务功能。自1982年以来,中国近海海洋热浪增多变强,最近十年(2010~2019年)尤其显著,其中,东中国海和南海(5~9月)海洋热浪平均发生频率分别是1980年代的20倍和4倍,并与热带印度洋偶极子和厄尔尼诺有较高的相关关系。趋频增强的海洋热浪对珊瑚礁等海洋生态系统和海水养殖业造成了灾难性的影响。研究还揭示,未来中国近海较高纬度海区将暴露于更强烈的升温、热浪、酸化、缺氧和生产力降低等综合影响下,海洋生态系统特别是南海珊瑚礁等生态系统面临突破气候临界点的风险。当前除应加强对中国近海变暖和海洋热浪物理过程、可预报性及预测预警等研究外,还亟需采取变革性和前瞻性的海洋气候行动与应对措施,增强海洋生态系统的气候恢复力,应对未来气候变化的影响。

海洋多糖基益生菌微胶囊的制备及应用研究进展

益生菌具有多种益生功效,但其在加工、贮存或消化等过程中易受外界不利环境的影响而降低活性,利用微胶囊技术可以对益生菌起到良好的保护作用,减少或避免不利环境的影响。海洋多糖作为益生菌微胶囊壁材不仅能够提高益生菌的抗胁迫能力和稳定性,改善益生菌产品的感官特性,还能与益生菌产生协同作用增强治疗效果。本文分析了不同来源海洋多糖的种类和特性,并概述了海洋多糖基益生菌微胶囊的制备方法,同时阐述了海洋多糖基益生菌微胶囊在食品工业、生物医药、养殖饲料等领域的应用,以期为益生菌微胶囊的未来研究方向和海洋资源高值化利用提供一些参考。

全球海岸带国家蓝碳资源价值与类型研究

海岸带蓝碳生态系统已成为应对气候变化重要的基于自然的解决方案。本研究梳理了全球海岸带蓝碳生态系统的分布、碳封存量和封存价值,并根据经济、科技、蓝碳封存量三个指标对各海岸带国家和地区进行分类。海岸带蓝碳生态系统分布最广的国家是澳大利亚、印度尼西亚、墨西哥和美国,而印度尼西亚、澳大利亚、马来西亚和巴西碳埋藏量最高。全球每年蓝碳埋藏价值在碳交易和碳税价格下分别为3.47×109美元和2.35×109美元。中国拥有丰富的海岸带蓝碳资源,生态系统面积排名第10,年封存量排名第21;然而蓝碳自然资源的赋存禀赋与现有碳价格体系下的价值匹配性较差,基于碳交易价格的中国海岸带蓝碳埋藏价值全球排名第27,基于碳税价格仅排名第39。碳价格低迷将会导致在国际蓝碳交易中处于劣势,中国后续应不断完善碳排放交易市场。中国具有在蓝碳研究以及修复投入与实践方面的优势,以及贝藻养殖、海洋牧场等特色蓝碳资源,可结合不同类型的蓝碳国家经济科技条件与自然条件制定多元合作策略。

自然资源部离退休干部服务管理信息系统建设与展望

信息技术的进步以及“互联网+”应用的不断发展,极大推动了离退休干部工作的信息化建设,这既是主动适应人口老龄化挑战的重要举措,也是应用信息技术增强离退休干部工作时代性的具体实践。本文以自然资源部离退休干部服务管理系统建设实践为例,详细介绍了离退休干部服务管理系统建设的基本原则、系统架构、功能设计、系统部署等技术方法,总结分析了应用成效,并对下一步建设发展方向进行了梳理、分析和思考,以期对离退休干部工作的信息化建设起到积极推进作用。

闽南产罗勒不同部位挥发油的GC-MS成分分析及其抑菌活性比较

目的对闽南产罗勒不同部位挥发油的成分进行分析及抑菌活性比较。方法通过水蒸气蒸馏法提取闽南产罗勒不同部位(种子、叶、根、茎)的挥发油,采用气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术,鉴定其化学成分组成;并以金黄色葡萄球菌和大肠杆菌作为鉴定菌,采用滤纸片扩散法比较罗勒四个部位挥发油的体外抗菌活性。结果从闽南产罗勒种子、叶、根、茎分别鉴定出30、26、16和26种挥发性化合物;种子和叶片的抑菌活力显著,根部和茎部的抑菌活性弱。结论罗勒种子和叶子在化学成分种类和主成分含量上相近,并表现出对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌相当的抑菌活性;根、茎部挥发油的抑菌力弱。

砂质海岸底栖硅藻的研究进展

文章综述了国内外关于砂质海岸底栖硅藻的研究进展。作为砂质海岸主要的植物群,底栖硅藻通过一系列机制以适应多变的沙生环境。在潮间带的沉积物中,底栖硅藻是初级生产力和沙滩食物网的重要组成部分。沉积物、温度、盐度、光照、营养盐和生物因素等等都会对底栖硅藻的生长和群落分布产生影响。近年来,陆续有了关于我国潮间带底栖硅藻群落分布特征的研究,但总体来说,关于沙生境底栖硅藻的研究相对较少,需要进一步的调查以完善我国的硅藻生态学研究。

响应面法优化乌龙茶提取茶多糖的工艺研究

以乌龙茶为原料,选用回流法提取茶多糖,根据Plackett-Burman实验设计考察提取温度、提取时间、提取次数、料液比等多种因素对茶多糖提取率的影响;在单因素实验基础上,运用Box-Behnken实验设计进行响应面剖析.实验结果显示,当提取温度100℃、提取时长80 min、料液比1∶50时,乌龙茶茶多糖的提取率显著增加,得率是6.13%.对最佳提取工艺开展验证,结果显示实测均值与模型估计值相近,表明该提取工艺平稳可行.

自然死亡和亲体补充关系对黄鳍金枪鱼资源评估的影响

黄鳍金枪鱼(Thunnus albacares)是全球经济和生态价值最重要的鱼类之一,其资源养护和管理受到各方的高度关注。本文依据年龄结构产量模型研究了印度洋黄鳍金枪鱼的资源状态,着重探讨了其生活史特征的不确定性对资源评估结果的影响。研究结果显示,1960-1985年间印度洋黄鳍金枪鱼资源量保持相对稳定,之后开始逐渐下降,相应的捕捞死亡系数也在2010年之后迅速增加,目前其种群可能存在过度捕捞(F2020/FMSY>1,SSB2020/SSBMSY<1)。印度洋黄鳍金枪鱼的资源评估结果对自然死亡系数(M)和亲体-补充量关系陡度参数(h)的改变较为敏感。当h增大时,SSBMSY和初始SSB(即SSB0)的变化较大,分别减少了约25.53万t和34.04万t;F2020/FMSY减小了1.15。当M增大时,F2020/FMSY、SSBMSY、SSB0均减小。综上所述,今后应重视印度洋黄鳍金枪鱼资源的开发程度,重视其资源养护管理,同时充分了解黄鳍金枪鱼的生活史特征,提高自然死亡系数和陡度参数估算的准确性,以期为印度洋黄鳍金枪鱼的资源评估和渔业管理提供更准确的信息,实现该渔业的长期可持续发展。

海洋资源资产负债表研究进展及其应用展望

海洋资源资产负债表是自然资产负债表在海洋资源领域的重要应用。编制海洋资源资产负债表不仅有利于提高政府对海洋资源开发、利用、保护和管理的科学决策水平,而且是完善国家自然资源资产管理制度、促进海洋生态文明建设必不可少的步骤。自2013年十八届三中全会以来,国家和地方各级政府在土地资源、森林资源、水资源、矿产资源等资产负债表探索编制及示范应用方面积累了较多经验,然而,对海洋资源资产负债表的编制研究较为薄弱。基于此,本文通过梳理国内外自然资源资产负债表编制的理论与实践,归纳总结了海洋资源资产负债表编制的关键问题和前提条件,从政府管理职能的角度出发,阐述了海洋资源资产负债表的"资源家底账""生态损益账"和"管理绩效账"在海洋资源资产管理中的应用路径。

基于展开-合成技术平顶尖峰成形算法研究

展开-合成技术常用于核辐射测量中的数字脉冲处理系统。本文提出了一种基于脉冲展开-合成技术的多项式数字脉冲成形方法,实现了平顶展宽尖峰脉冲成形算法。该算法首先将核脉冲信号展开为单位脉冲系列组合,然后合成冲激响应系统来形成尖峰形状,利用改进的平顶尖峰成形算法处理,并在幅值提取准确性、抗干扰能力和堆积识别等方面与传统的滤波成形算法进行比较分析。实验结果表明:针对137Cs的γ特征峰,在相同的成形时间,平顶尖峰成形算法的能量分辨率为7.2%,优于梯形成形、三角成形和高斯成形算法,并且具有高计数率通过性能。因此,该方法可有效取代传统的脉冲成形方法,用于高精度、高计数率的γ能谱测量。

中国四个河口潮间带甲藻孢囊多样性研究

2014—2016年,为调查研究中国大辽河、涧河、闽江与九龙江河口潮间带表层沉积物中甲藻孢囊多样性,开展了4个季度表层沉积物样品采集,通过多钨酸钠法提取甲藻孢囊后进行鉴定,共鉴定出43种(隶属16属)和5种未定种,包括自养型17种和异养型26种。其中孟迪原多甲藻(Protoperidinium mendiolae),脆弱海胆藻(Echinidinium delicatum)和透明海胆藻(E.transparantum)为我国沿海未报道的新记录种类。调查中发现了一种产麻痹性贝毒的塔玛亚历山大藻复合体(Alexandrium tamarense com-plex),以及3种产虾夷扇贝毒素的甲藻孢囊,分别为网纹原角藻(Protoceratium reticulatum),多边舌甲藻(Lingulodinium polyedrum)和具刺膝沟藻(Gonyaulax spinifera)。甲藻孢囊丰度在4个河口的分布具有明显差异。大辽河口孢囊丰度最高,变化范围为47~94 cysts/g DW(干质量);其次为涧河口,孢囊丰度变化范围为24~75 cysts/g DW;闽江口与九龙江口孢囊丰度相对较低,变化范围分别为14~50 cysts/g DW与5~50 cysts/g DW。与沉积物环境因素的相关性分析表明,自养型孢囊丰度和孢囊总丰度均与河口盐度、间隙水总溶解态氮营养盐浓度、溶解无机氮浓度、氨氮浓度呈显著正相关关系;多样性指数与盐度、沉积物粒度(<63μm)呈显著正相关关系。该研究对于了解我国河口潮间带甲藻孢囊多样性以及形成机制具有重要参考价值。

环境驱动无人船大洋长航程路径规划研究

环境驱动无人船,如波浪滑翔机、saildrone等,由于自身低航速性、欠驱动性和弱机动性,导致其在大洋航行时受洋流干扰显著,甚至在部分强洋流海域出现失控的情况。本文基于先验已知的动态流场,通过B样条控制点随机生成无人船路径,并计算每一条路径在动态流场中考虑路径距离、航行速度以及路径光滑度的综合代价函数,使用遗传算法迭代搜索最优控制点组合。此外,考虑到大洋长航程路径规划中时间跨度长的特点,将出发时间作为路径优化参数,对比分析不同出发时间对行程用时的影响。仿真表明,所提出的路径规划策略能够有效提升大范围动态流场中欠驱动无人船的平均航速,缩短目标抵达时间。同时,在大范围长时序航行中,选择适当的出发时间可以进一步缩短行程用时。

海洋资源环境承载力评价研究进展

我国海洋经济的高速增长导致近岸海洋资源趋紧、海洋环境污染加剧,引起了社会各界对海洋资源环境过载问题的高度关注。近年来,海洋资源环境承载力评价研究取得了诸多进展,体现在:(1)对海洋资源环境承载力的概念及内涵有了更加深刻的理解;(2)推动了海洋资源环境单要素承载力和综合承载力评价方法研究;(3)海洋资源环境承载力评价研究的综合应用。通过总结发现,当前海洋资源环境承载力评价对象比较局限,反映承载体与承载对象之间动态关系的评价方法还较为薄弱。因此,在陆海统筹目标下的资源环境承载力综合集成评价需求下,海洋分类评价研究的当务之急是建立基于多要素的海洋资源环境承载力评价技术框架。

微泡菌QZHA1褐藻胶裂解酶MAAL1的酶学性质研究

为探究Microbulbifer sp.QZHA1褐藻胶裂解(Escherichia coli)酶MAAL1的酶学性质,将褐藻胶裂解酶基因maal1构建至pET-28a表达载体并利用大肠杆菌BL21(DE3)进行异源表达。研究发现:重组酶MAAL1与来源于Microbulbifer sp.ALW1菌株的褐藻胶裂解酶(WP_23625014.1)同源性最高,为93.69%,且与PL7家族蛋白聚为一支;重组酶MAAL1最适温度为35℃,最适pH为7.5,在pH为5.5~10.5范围内保存24 h仍能保持60%以上的酶活力;MAAL1具备良好的耐有机溶剂特性,在测试的9种有机溶剂中,除异丙醇外,其他有机溶剂在添加量达到30%(体积分数)后,酶活力依然保持在59%以上;重组酶MAAL1最适条件下酶活力为4.3 U/mg,米氏常数(K_(m))值为1.08 mg/mL,最大反应速率(V_(max))为4.75 mg/(mL·min),催化常数(Kcat)值为4.52 s^(-1);重组酶MAAL1对聚β-D-甘露糖醛酸(polymannuronic acid,PolyM)具有底物特异性,对聚α-L-古罗糖醛酸(polyguluronic acid,PolyG)无降解能力;薄层层析分析显示,MAAL1降解海藻酸钠的主要终产物是单糖、二糖和三糖,降解PolyM的主要终产物是二糖和三糖,降解MG杂合片段(heteropolymeric MG blocks,PolyMG)的主要终产物为单糖和二糖,故MAAL1是一种内切型聚甘露糖醛酸裂解酶。重组酶MAAL1具有良好的pH和有机溶剂耐受性,对PolyM具有底物特异性且不降解PolyG,该特性褐藻胶裂解酶首次在微泡菌属中被发现,该酶可为制备甘露糖醛酸寡糖(mannuronate oligosaccharides,MAOS)提供新的候选用酶。

弧菌DS32褐藻胶裂解酶基因vralg1的异源表达和酶学性质研究

对从福建省东山湾沉积物样品中筛选到的菌株Vibrio sp. DS32的褐藻胶裂解酶基因vralg1进行克隆和异源表达,并对其酶学性质进行评估。以DS32基因组为模板,克隆褐藻胶裂解酶基因vralg1,构建了pET-vralg1重组表达载体,并在大肠杆菌中实现了异源表达,对重组酶VRALG1的酶学性质、底物特异性和完全降解产物等进行了测定。结果表明:重组酶VRALG1最适温度为35℃,在5~50℃范围内相对酶活力达到80%以上,最适pH为6.5~7.5,在pH为6.0~9.0范围内保温1 h后相对酶活力在90%以上;重组酶VRALG1最大反应速率为5.919 mmol/(L·min),米氏常数为3.712 mmol/L,最适条件下比活力为5.874 U/mg;K^(+)、Cs^(+)、Na^(+)、咪唑和乙醇对酶活性影响较小,5 mmol/L或50 mg/mL浓度下相对酶活力保持90%以上,EDTA对酶的抑制作用明显,1 mmol/L浓度下可使酶完全失活;重组酶VRALG1对海藻酸钠和聚古罗糖醛酸具有较高的降解活性,TLC分析显示产物主要为单糖、二糖和三糖混合物,结合底物特异性分析,推测重组酶VRALG1是具有明显聚古罗糖醛酸偏好性的内切型双功能褐藻胶裂解酶。本研究成功克隆了弧菌DS32中褐藻胶裂解酶基因并实现了其在大肠杆菌中的异源表达,所得重组酶VRALG1具有优良的海藻酸钠降解活性和明显的聚古罗糖醛酸偏好性,可以用于制备低聚合度的褐藻寡糖。

基于全基因组重测序对ARTP诱变的一株高产淀粉酶韩国普李斯特氏菌的关键基因研究

为提高一株海洋来源的韩国普李斯特氏菌(Priestia koreensis FS-1)产淀粉酶的能力,对该株菌采用常压室温等离子体(atmospheric and room temperature plasma, ARTP)技术进行了诱变选育。结果显示:经过诱变选育后得到一株产淀粉酶活力较原始菌株提高了90%且稳定遗传的突变菌株P.koreensis FS-103。为解析该突变菌株酶活力增加的分子机制,对突变菌株P.koreensis FS-103进行了全基因组重测序及比对分析研究。相关分析显示:首先,P.koreensis FS-103的基因组中乙酰化修饰、抗氧化作用以及同义突变相关的基因发生了遗传变异;其次,对COG(clusters of orthologous groups)功能和变异基因进行富集分析,P.koreensis FS-103转录、翻译和翻译后修饰过程相关基因均上调。经过ARTP诱变以后的突变菌株P.koreensis FS-103淀粉酶活力提升的原因是以上功能基因发生上调效应。

太平洋中纬度不同区域气旋式暖涡和反气旋式冷涡的结构研究

作为海洋中重要的物理现象,气旋(反气旋)中尺度涡通常被认为会在海表产生冷(暖)异常,但海洋中还存在着相当数量具有“异常”海表温度的涡旋,即气旋式暖涡和反气旋式冷涡,为研究这一类“异常”涡旋的结构特征,利用2000~2020年的卫星遥感数据和Argo剖面数据,对太平洋及四个中纬度特征区域的常规涡旋(气旋式冷涡、反气旋式暖涡)和“异常”涡旋进行了表面和垂直温度异常结构的合成和对比分析。结果表明:(1)太平洋区域约有11%的反气旋涡为反气旋式暖涡,约9%的气旋涡为气旋式冷涡,“异常”温度层存在于50 m以浅;“异常”涡旋在归一化涡旋半径内具有与常规涡旋相反的海表面温度异常合成结构,且引起的异常大小要弱于常规涡旋;(2)黑潮延伸体区域“异常”涡旋的海表面温度异常结构为偶极子模态,与常规涡旋及其他三个区域涡旋差别最大。在垂向上,不同区域“异常”涡旋的结构差异主要体现在“异常”温度层的厚度、核心深度和强度上;(3)具有次表层强化特征的“异常”涡旋,可能主要由涡旋抽吸和涡致Ekman抽吸诱导形成;具有表层强化特征的“异常”涡旋可能主要由涡致Ekman抽吸诱导形成。此外,涡旋的水平搅拌机制在一些区域也起到了比较重要的作用。上述研究结果对于理解海洋“异常”涡旋现象、分析其生成和动力机制有一定的参考价值和科学意义。

三价钛还原法分析硝酸根氮氧同位素的方法研究

本研究利用三价钛还原法将标准样品、海水、湖水和雨水中硝酸根转化为N_(2)O测试其氮氧同位素值,并优化实验条件(NO^(-)_(3)浓度、试剂量、反应时间和温度等)。结果表明:4 cm^(3)硝酸根水样(浓度约为20μmol/dm^(3)),加入100 mm^(3)TiCl_(3)溶液(浓度为150 g/dm^(3)),25℃反应24 h,NO_(3)^(-)还原为N_(2)O的平均转化率为86.3%(n=5)。5种丰度硝酸根氮氧同位素标样校准曲线斜率分别为0.947和0.617,相关系数R 2分别为0.999和0.994;方法检出限的NO_(3)^(-)浓度为2.5μmol/dm^(3),其δ^(15)N的标准偏差小于0.7‰(n=5),δ^(18)O_(VSMOW)值的标准偏差小于2.5‰(n=5);20μmol/dm^(3)硝酸根样品δ^(15)N的标准偏差小于0.5‰(n=5),δ^(18)O_(VSMOW)值的标准偏差小于1.0‰(n=5)。该方法测定3种不同类型水样δ^(15)N的标准偏差分别为0.3‰、0.6‰和0.5‰;δ^(18)O_(VSMOW)的标准偏差分别为2.1‰、2.0‰和1.6‰。三价钛还原法分析水体中硝酸根氮氧同位素操作步骤简单,测试效率高,但氧同位素结果需要系统校正。