- 王友绍;
红树林是以红树植物为主体的常绿灌木或乔木组成的潮滩湿地木本植物群落,具有"四高"特性(高生产力、高归还率、高分解率和高抗逆性)的典型海洋生态系统;目前,全球约有红树林1700万公顷,主要分布在南北半球25℃等温线内。红树林生态系统的净初级生产力高达2000gC·m–2·a–1,具有高强度的物质循环、能量流动以及丰富的生物多样性,对热带、亚热带海洋生态系统的维持与发展起到关键作用,并在全球变化过程中扮演着十分重要的角色。近30年来,全球气候变化已引起了国内外学者的极大关注。红树林生态系统位于热带、亚热带海岸潮间带,是一个脆弱的、敏感的生态系统,也是首先受全球气候变化影响的典型海洋生态系统之一。作为全球海岸带地区应对全球气候变化最为重要的生态屏障之一,气候变化将严重影响着全球红树林的生存和分布方式。本文将从全球变暖、海平面上升、大气中CO_2浓度的增加和极端天气4个主要方面,揭示全球气候变化对红树林生态系统的影响与变化特征,阐述红树林对全球变暖、海平面上升、大气中CO2浓度增加和极端天气响应与适应的生态学机制,并简要概述了红树林在减缓全球气候变化危害中的重要作用。全球气候变化也将为红树林的研究、保护和发展带来机遇与挑战。
2021年03期 v.40 1-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 8552K] - 宋金明;王启栋;
作为西太平洋最大的边缘海,南海在全球海洋和海洋学研究中占有重要地位。近40年来,南海的化学海洋学研究取得了大量系统的新发现、新认识,提出了不少新的理论观点,对全球海洋学的发展进步做出了重要贡献。研究发现了南海次表层存在以海水亚硝酸盐为代表的生态环境参数极值现象,不同参数水层深度范围不同,由此形成的跃层生态系统有着与其他生态系统显著不同的特点。从系统研究获知,南海碳循环过程十分复杂,生物作用下的生物泵过程以及碳源汇区域和季节变化巨大,南海碳源汇在不同的区域不同的时间的性质和强度迥异,全年尺度上总体表现为大气二氧化碳的弱源。南海北部的珠江口邻近海域和深海盆的生态环境特征与化学物质循环和陆架边缘海、珊瑚礁等密切相关,但又与陆架边缘海、珊瑚礁等显著不同,表现为珠江口底层存在缺氧现象,珠江口海域是一个以缺氧为特征的生态脆弱区。在系统认识南沙珊瑚礁生态系统物质循环快速、生物过程控制着化学物质的垂直转移的基础上,提出了维持珊瑚礁生态系统高生产力的新机制——"拟流网理论"。对南海沉积物化学的系统研究认识到,沉积物-水体化学物质循环有密切的耦合关系,南海珊瑚礁或沉积岩心化学物质分布变化可反演其历史变化,如南海冰期表层海水古生产力为间冰期的1.6倍;晚中新世南海南部发生了一次"生物勃发事件",其生产力主要受季风和陆源营养物质输入量影响;东北季风与西南季风在不同区域其影响程度不同等。40年来南海化学海洋学研究的这些新发现和新认识对系统揭示南海的海洋学过程奠定了强有力的基础,未来南海化学海洋学研究也必将为南海资源环境的可持续利用提供科学支撑。
2021年03期 v.40 15-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 571K] - 赵明辉;程锦辉;高金尉;孙龙涛;徐亚;张佳政;杜峰;
2015—2018年,国家自然科学基金重大研究计划"南海深海过程演变"的重点支持项目"南海东部马尼拉俯冲带深部结构探测与研究"以马尼拉俯冲带为研究重点,从深部地球物理的角度探索南海形成演化史与运行规律。项目执行期间,在国家基金委共享航次协助下,先后开展和参与5次综合地球物理探测,共投放海底地震仪(Ocean Bottom Seismometer,OBS)台站73台次,海底电磁仪(Ocean Bottom Electro Magnetometers,OBEM)仪器5台次,累积放炮达13872炮,成功获得了60台OBS数据和5台OBEM数据。同时,取得了一系列创新性研究成果:(1)基于人工地震探测及天然地震层析成像结果,确定南海东北部的地壳属性为受到张裂后期岩浆活动影响的减薄陆壳(12～15km),划分了南海北部陆缘洋陆边界(Continent-Ocean Boundary,COB);(2)根据多道地震反射剖面,划分了马尼拉俯冲带北部增生楔前缘的精细结构;(3)圈定了南海停止扩张时洋壳范围;(4)初步构建了南海与菲律宾海板块构造演化模型。本项目为重大研究计划"南海深海过程演变"核心科学问题(海底扩张的年代与过程)提供了实质性的证据,同时为南海构造演化生命史的"骨架"提供了重要的基础数据,具有深远的科学意义。
2021年03期 v.40 25-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 20937K] - 阎贫;王彦林;于俊辉;罗伟;刘兴健;靳永斌;李鹏春;刘杰;钟广见;易海;
泥火山是地球运动和深部含流体物质向表层迁移的一种重要形式,其喷溢及喷出物对认识地质动力、地层岩性和资源环境具有重要的意义。东沙海区新生界薄(～1km),中生界厚(>5km),是南海最典型的中生代沉积区和油气勘探待突破区。区内有众多的海山海丘,过去都被推测为不利于油气成藏的岩浆火山。但近年来针对这些海山进行的调查发现了大量海底地层底辟形变与断裂、流体充注空白反射带和喷溢释放结构。通过浅表层取样采获了丰富的自生碳酸盐岩结核及深水珊瑚、海绵等生物,表明众多海山、海丘具有明显的泥火山活动特征。东沙泥火山的发现表明区内具有良好的油气生成和运移条件,为勘探源于中生界的油气和水合物提供了重要线索;而大量深水珊瑚和海绵的出现指示东沙泥火山区可能是深水珊瑚礁、海绵礁发育区,为研究油气泄漏、化养生物和环境三者的关系提供了重要的研究对象。
2021年03期 v.40 34-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 18322K] - 郑金海;时健;陈松贵;
珊瑚岛礁海岸波流动力复杂、地貌形态特殊、工程响应未知,波浪传播变形和波生环流对建筑物安全、地形地貌演变、防灾减灾和生态环境保护都有重要影响。本文从大范围大洋海脊导波与岛礁波浪俘获、中等尺度的礁坪-潟湖-裂口系统波流特性、建筑物前沿的局部波流特性及工程响应等三种不同空间尺度上综述了波流运动特性研究的新进展,主要包括深水大范围的海脊波浪引导与岛礁波浪俘获的理论解析、礁坪-潟湖-裂口系统整体物理模型实验、基于大水槽实验的建筑物影响下波流演化过程及越浪量和波浪力计算方法,并提出亟需深入研究的重点内容。
2021年03期 v.40 44-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 5083K] - 徐常三;宋翔洲;齐义泉;
海气湍流热通量(潜热和感热)是研究海气相互作用和大洋环流的关键要素,认识其变化机理对理解"海洋动力过程及气候效应"有重要意义。然而,受观测手段和计算能力两方面的限制,过去对海气湍流热通量日变化研究存在"特征认识较粗、机制理解较疏"的现象。本文探讨了在不同边界层稳定性下海气湍流热通量日变化研究中的问题与难点,并讨论了"不同边界层稳定性下海气湍流热通量日变化过程和机理"这一关键科学问题。本文提出,可基于海洋浮标、平台和波浪滑翔机等综合观测数据和高时空分辨率再分析资料,利用块体算法和脉动分离方法,揭示全球海气湍流热通量的精细化日变化特征和决定因素,以及海气湍流热通量日变化强度(日内小时级变化的标准差)与极端天气过程和气候事件的动力关联。同时,为更精准认识日变化过程,在技术上可通过耦合高频海表流速和校正边界层物理参数观测高度等方式提升海气湍流热通量估算的精确度。本文提出可将多时空尺度海气湍流热通量变化维度转换到边界层稳定性上,以便集中认识其日变化特征和机理,支撑全球海气能量平衡的科学认识。
2021年03期 v.40 57-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 13698K] - 戴志军;周晓妍;王杰;胡宝清;
红树林是全球极为重要的生态与环境资源,在储存有机碳、增加滩面高程及防御海洋灾害等方面富有成效。然而,因高强度人类活动与海面上升作用,世界沿海红树林潮滩出现大规模损失。基于此,本文从红树林消能及泥沙捕集、红树林潮滩生物地貌行为,以及红树林潮滩对风暴潮与海面上升的响应三个方面,对红树林潮滩沉积动力研究进行分析与回顾,提出红树林潮滩沉积动力研究的关键问题应着重于红树林潮滩波流联合动力的衰减与潮滩动力、沉积、地貌及植被的耦合过程。此外,针对全球沿海红树林生境的差异,还应从区域尺度加强红树林潮滩沉积过程与驱动机制的研究。
2021年03期 v.40 69-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 933K] - 洪义国;吴佳鹏;
在富含甲烷水合物的海相冷泉沉积物中,古菌厌氧甲烷氧化作用(anaerobic oxidation of methane, AOM)越来越受到人们的重视。目前普遍认为, AOM是由嗜甲烷古菌和硫酸盐还原菌共同调节的生物地球化学过程。16S rRNA基因分析表明,包括AEME-1、AEME-2和AEME-3在内的多种甲烷古菌参与了AOM的过程,它们广泛分布于全球大洋海底缺氧带。AOM过程与全球环境变化密切相关,从深海底部冷泉区向上渗漏的甲烷气体,绝大部分在穿透缺氧带沉积层过程中被甲烷氧化古菌所消耗,有效减少了具有强烈温室效应的甲烷气体向大气的释放。对AOM生物地球化学过程的研究,在认识冷泉系统碳酸盐的形成机理、控制强温室气体甲烷从海底的渗漏和开发可燃冰新能源等方面具有重要意义。
2021年03期 v.40 76-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 533K]
- 陆梦莹;苏冒亮;张俊彬;
季节性降雨和洋流运动常常使沿岸海水盐度呈现波动状态。环境盐度的改变往往导致鱼类更易受到病原的侵害而患病死亡。因此,探究盐度对金钱鱼(Sscatophagus argus)免疫功能的影响在渔业养殖业具有相当重要的参考价值。本文通过比较各盐度组金钱鱼经嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)感染后96h(96hpi)内血清和肾脏抗氧化酶(superoxide dismutase,SOD)浓度以及免疫相关参数Complement4(C4)、Interleukin-6(IL-6)和ImmunoglobulinM(IgM)的变化,来分析盐度的改变对其血清和肾脏免疫功能的影响。结果显示,除96hpi外,血液和肾脏组织中淡水组和低盐组中金钱鱼体内SOD浓度总体均比25‰盐度组高,且最大差异可达150ng·mL–1左右,其中血清结果差异极显著(P<0.01);淡水组与低盐组中金钱鱼经嗜水气单胞菌感染后96h内血清和肾脏组织C4浓度总体均比25‰盐度组高100～600μg·mL–1 (P<0.01)左右;虽然三个盐度感染嗜水气单胞菌后组肾脏组织IL-6浓度(14.2±0.1、17.9±0.0和17.9±0.0pg·mL–1)显著低于对照组(P<0.01),25‰盐度组肾脏组织IL-6水平仍显著高于淡水组和低盐组(P<0.01),而淡水组的血清IL-6浓度在96hpi内显著增加至56.9±1.0pg·mL–1(P<0.01);25‰盐度组金钱鱼血清和肾脏组织IgM浓度(71.8±2.9和6.3±0.4μg·mL–1)比淡水组和低盐组高约1～20μg·mL–1,且差异显著(P<0.05)。同时,25‰盐度组血清和肾脏组织大量产生抗体IgM时间(12hpi)早于淡水组和低盐组(24hpi)。综上所述, 25‰盐度组在细菌感染后受到的损伤较小,肾脏及血清免疫状态优于淡水组与低盐组,且免疫应答反应更迅速。因此推测,盐度的降低将会导致金钱鱼血清和肾脏免疫状态下降。本研究可为调节金钱鱼的养殖盐度提供参考。
2021年03期 v.40 114-123页 [查看摘要][在线阅读][下载 946K] - 郑承志;左丽明;马旺;朱琴;王火火;吕颂辉;陈亨;黄凯旋;
本文选取抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)、中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和海洋卡盾藻(Chattonella marina)三种藻在20℃和25℃下进行单种、两种或三种藻间的培养实验,探究在不同温度下藻种间的相互作用和竞争优势。单种培养结果显示抑食金球藻和中肋骨条藻对温度25℃敏感,其环境容量(K)被显著降低;而海洋卡盾藻的內禀增长率(r)在25℃下显著升高,但K保持不变。在共培养中,海洋卡盾藻在20℃下因抑食金球藻添加致死,但在25℃处理下其K值上升120%。虽然中肋骨条藻的r在两个温度下均受海洋卡盾藻添加的促进,但其K值从20℃下的上升43%转变为25℃下的降低48%。温度变化对于抑食金球藻和中肋骨条藻共培养的结果无明显影响,中肋骨条藻的K均上升40%,而抑食金球藻的K值均下降60%～70%。结果说明,种间竞争除了共培养藻固有的相互作用关系因素外,也受到微藻间温度适应性差异的影响。在20℃条件下三种藻混合,抑食金球藻K的抑制率达到最高为79%,而中肋骨条藻K的促进率达到最高为108%,这可能表明三者之间的相互作用存在协同效应。
2021年03期 v.40 124-131页 [查看摘要][在线阅读][下载 696K]