- 聂旺琛;王喜冬;陈志强;何子康;范开桂;
文章利用果蝇优化广义回归神经网络算法FOAGRNN (fruit fly optimization algorithm, FOA; generalized regression neural network, GRNN)对SODA (simple ocean data assimilation)再分析数据进行训练,构建海表温度、盐度、海面高度与次表层温盐场之间的投影关系模型,并在全球范围使用SODA和卫星遥感数据评估了模型的应用性能。首先,利用独立的2016年SODA海表数据作为模型输入进行理想重构试验,结果显示全球重构温、盐平均均方根误差(MRMSE)分别为0.36℃和0.08‰,与世界海洋图集WOA13资料相比减小约50%和60%。然后,利用卫星观测的海表信息作为模型输入进行实际应用试验,并与Argo观测剖面进行比较评估。试验结果表明,重构模型能有效表征海水温、盐特征,其中重构温、盐MRMSE分别为0.79℃和0.16‰,相比WOA气候态减小27%和11%。误差的垂向分布显示,重构温度RMSE从海表向下迅速增大,至100m达到峰值1.35℃,而后又迅速回落,至250m处为0.81℃,跃层往下不断减小;重构盐度RMSE基本随深度增大而减小,误差峰值位于25m附近,约为0.25‰。此外, Argo浮标跟踪分析和区域水团统计结果也表明模型能够较好地刻画海洋三维温盐场的内部结构特征。
2022年02期 v.41 1-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 2385K] - 曾滇婷;李君益;谢玲玲;叶小敏;周达;
文章使用2019年7月5日—20日在珠江河口伶仃洋定点连续观测的海表面叶绿素a质量浓度、海表面气温、气压、风速、风向、海表温度、盐度、流速、流向、遥感降雨量数据和中等分辨率成像光谱仪可见光波段影像,利用小波分析和集成经验模态分解方法分析了观测期间内伶仃洋海表面叶绿素a的时间变化特征及其影响因子。分析结果表明,观测期间海水表层叶绿素a质量浓度的变化范围为0.44~1.75μg·L~(–1),平均值为0.80μg·L~(–1),其变化周期主要为6h、12h和24h。其与相对应周期的潮流存在明显的相位关系,并且在降雨后两者的相位关系发生了转换。7月5日—12日,叶绿素a与潮流基本呈反相位关系,涨急时叶绿素a质量浓度低,落急时叶绿素a质量浓度较高,浓度相差约为0.3μg·L~(–1)。珠江流域在7月8日—13日发生了一次强降雨过程,降雨前后海水表层叶绿素a质量浓度在6h、12h和24h周期波段的振幅由0.02~0.09μg·L~(–1)增加到0.15μg·L~(–1)左右。同时,降雨对珠江河口的叶绿素a质量浓度造成了一个持续80h的增加过程,浓度增加了0.3μg·L~(–1)。发生降雨后,7月13日—20日期间潮流滞后于叶绿素a约6h,水位最高时叶绿素a质量浓度最低,水位最低时叶绿素a质量浓度最高。由以上结果可以看出,降雨不仅引起了河口区叶绿素a质量浓度的增加,还造成了叶绿素a和潮流间相位关系的转换。
2022年02期 v.41 16-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 1872K]
- 辛红雨;谢强;王卫强;
基于卫星高度计数据、模式数据和同化资料揭示了东印度沿岸流(East India Coastal Current, EICC)年周期上的时空分布特征,并探讨了其可能的影响机制及热盐输运。在年周期上EICC呈现3种分布状态,受季风影响,在东北季风前期(10—12月)和后期(2—5月)为一致的南向(北向)流动;而6—8月EICC呈3段式分布,与另外两个时间段明显不同,表现为9°N以南、16°N以北区域的南向流动和9°—16°N区域的北向流动。前人研究认为印度东海岸的局地风应力是EICC的主要机制,本研究发现除局地风应力外,来自孟加拉湾中部的艾克曼抽吸(EkmanPumping)在全年也发挥着重要作用,并在2—5月(10—12月)驱动EICC的北向(南向)流动,而局地风应力则在10—12月有利于EICC的南向流动。EICC是孟加拉湾低盐水向赤道东印度洋和阿拉伯海输运的一个因素,在海盆间的热盐交换上发挥着重要作用。EICC的热输运在6—12月(2—5月)有利于(不利于)湾内温度的升高;盐输运则在全年都有利于孟加拉湾内盐度的增加。此外,EICC的一致南向(北向)流动以及3段式结构促进了湾内热盐的再分配,对于维持北印度洋的热量和盐度收支平衡具有重要作用。
2022年02期 v.41 38-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 1750K] - 马玉婷;蔡华阳;杨昊;刘锋;陈欧;谢荣耀;欧素英;杨清书;
河口区水位受径流、潮汐、地形、人类活动等多因素影响,其空间分布结构及变化复杂。作为河口动力结构的重要参数,水位分布演变特征及机制的研究对水资源高效开发利用和河口治理具有重要指导意义。文章基于珠江磨刀门河口沿程马口、甘竹、江门、竹银、灯笼山和三灶6个测站1965—2016年月均余水位数据及马口站的月均流量数据,分析人类活动影响下水位空间分布的异变,采用双变量线性回归模型定量辨识水位分布异变的主要影响因素,并初步讨论人类活动、动力结构、地形变化之间的相互耦合关系。结果表明,基于平均水面形态变化参数(即曲率)可较好地指示河床冲淤变化趋势,河段平均曲率为正,指示河床趋于淤积,曲率为负,河床趋于冲刷侵蚀;围垦、大规模挖沙、河道疏浚等强人类活动前,磨刀门河口上、下段坡降大于中段(江门—甘竹段),即中段存在一个水位坡降变缓的区域,枯季低流量时中段水位坡降出现由海向陆方向的倒坡降,强人类活动后,余水位空间分布结构发生异变,中段坡降增大、低流量时的逆坡降消失;强人类活动引起的河床地形变化是磨刀门河口沿程水位空间形态发生变化的主要原因,使口门段(三灶—竹银)和河口上段(甘竹—马口)水位曲率分别减小0.41×10~(-4)m·km~(-2)和1.04×10~(-4)m·km~(-2),河口中段(竹银—甘竹)水位曲率增大0.21×10~(-4)m·km~(-2),沿程曲率由正(下凹)-负(上凸)-正转变为负-正-负,沿程河床也随之由淤积-冲刷-淤积趋势转变冲刷-淤积-冲刷趋势。
2022年02期 v.41 52-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1122K]
- 陈琼;唐世林;吴颉;
珠江口伶仃洋是中国重要的海湾之一,其水体的悬浮泥沙质量浓度(suspended sediment concentration, SSC)在枯季受潮汐过程影响显著,是研究潮汐对SSC变化影响的理想区域。高分四号卫星(GF-4)是我国第一颗超高时空分辨率地球同步轨道卫星,可见光波段的空间分辨率为50m,最大时间分辨率可达20s,在研究一日之内的SSC变化特征方面具有独特的优势。文章利用过境珠江口伶仃洋的GF-4卫星L1A数据并结合2020年1月的航次数据,反演得到该海域表层SSC数据,分析得到了伶仃洋表层SSC在潮汐周期不同阶段的分布特征及变化规律。研究结果表明,伶仃洋海域的SSC整体呈近岸高于远岸、西岸高于东岸的分布趋势。涨潮时,共有4个高SSC分布区,平均SSC呈降低趋势且悬沙有向湾内移动的趋势;在停潮末—涨急—涨憩过程中, SSC先略微降低后显著降低。落潮时,共有7个高SSC分布区,平均SSC呈增长趋势且悬浮泥沙有向外海方向移动的趋势;在平潮末—落急—落憩过程中, SSC先显著增大再变缓最后呈负增长趋势。SSC变化受水平方向上的挟沙作用、垂直方向上的再悬浮过程和地形的共同影响。
2022年02期 v.41 65-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 1991K] - 李傲;冯洋;王云涛;薛惠洁;
浮游植物是海洋生态系统食物链的基础组成,并通过光合作用影响着海表二氧化碳通量变化。文章基于高叶绿素a浓度水域面积指标构建南海浮游植物生物量的估算体系。利用遥感数据,采用经验正交函数分解插值方法,重构长时间序列的南海叶绿素a浓度场,并研究了南海高叶绿素a浓度水域面积特征的时空分布。结果发现:高叶绿素a浓度水域面积变化有着显著季节特征,在冬季面积达到最大值,在夏季达到最小值,但是该水域对应的叶绿素a浓度却在冬季达到最小值,在夏季达到最大值,这一特征可能是由于风驱动的海表动力过程使得海表叶绿素重新分布;空间分布上,高叶绿素a浓度水域常年存在于海岸附近,特别是在中国沿海、越南沿岸、泰国湾以及婆罗洲岛附近。在巽他陆架与湄公河口东部中央海盆,高叶绿素a浓度区域面积呈年际变化。受厄尔尼诺调控的南海季风,导致不同年份湄公河口东南沿海存在不同程度的北部冷水侵入,北部冷水入侵可能是引起局地浮游植物生物量增减的原因。
2022年02期 v.41 77-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 3884K] - 陈克海;解学通;张金兰;郑艳;
利用散射计测量海面后向散射系数,并通过地球物理模型函数(geophysical model function, GMF)反演得到海面风场。目前散射计风场反演所采用的GMF一般只考虑雷达极化方式、雷达入射角、风速和相对风向对海面后向散射系数的影响,而相关研究表明海表温度(sea surface temperature, SST)对Ku波段散射计风场反演具有不可忽略的影响。文章利用海洋二号A卫星散射计(Haiyang-2AScatterometer,HY2A-SCAT)后向散射系数观测值、欧洲中期天气预报中心(European Center for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)再分析风矢量和SST数据,采用人工神经网络方法,建立起一种SST相关的GMF (TNGMF)。对TNGMF进行分析后发现,海面后向散射系数随着SST的增加而增加,并且其增加幅度与雷达极化方式、风速有关。为了对比,文章使用相同数据集和相同方法建立了不包含SST的GMF (NGMF),将美国国家航天航空局散射计-2 (National Aeronautics and Space Administration Scatterometer-2, NSCAT2) GMF、TNGMF和NGMF分别用于HY2A-SCAT风场反演实验。试验结果表明,采用NSCAT2 GMF、NGMF反演得到的风速在低温时系统性偏小,在高温时系统性偏大;而TNGMF可较好地纠正SST对风速偏差均值的影响,从而提高反演风场质量。
2022年02期 v.41 90-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 1537K]
- 李开枝;柯志新;王军星;谭烨辉;
为了解西沙群岛珊瑚礁海域浮游动物的群落特征,于2015年5月末至7月初在西沙群岛8个岛礁(七连屿、永兴岛和东岛3个岛屿以及浪花礁、盘石屿、玉琢礁、华光礁和北礁5个环礁)进行了浮游动物采样,分析了浮游动物的多样性、丰度和群落结构特征,并比较了5个环礁潟湖内和向海礁坡区浮游动物群落组成的差异。调查海域共鉴定浮游动物180种(包括浮游幼虫13个类群),其中桡足类最多,达83种,其次是水母类(38种)、浮游软体类(14种)、毛颚类(11种)和浮游被囊类(7种);浮游动物平均丰度为256.4±117.8个·m~(–3),桡足类占总丰度的51.08%,其次是浮游幼虫(16.30%)、浮游被囊类(13.22%)和毛颚类(7.70%)。浮游动物种数、多样性和均匀度指数、丰度在岛屿和环礁之间以及环礁的潟湖区和向海礁坡区均存在差异;浮游动物多样性和丰度在东岛、玉琢礁和华光礁较高,而在七连屿和北礁较低;5个环礁向海礁坡区的浮游动物多样性和丰度皆高于潟湖区的。多元统计分析结果表明调查岛礁的浮游动物可划分两个聚群(相似水平85%);岛屿近岸及环礁的潟湖群落(Ⅰ)和岛屿远岸及环礁的向海礁坡群落(Ⅱ);两个聚群浮游动物组成差异较显著(r=0.832, p<0.001);前者的种数、多样性指数、总丰度和主要浮游动物类群如桡足类、毛颚类和浮游幼虫的丰度显著低于后者。环礁潟湖区和向海礁坡区的空间异质性和生态环境差异可能是导致浮游动物群落结构呈现不同特征的主要因素。
2022年02期 v.41 121-131页 [查看摘要][在线阅读][下载 751K] - 朱文涛;夏景全;刘相波;尹洪洋;朱铭;任瑜潇;谢敏睿;黄建中;李秀保;
文章以丛生盔形珊瑚Galaxea fascicularis为研究目标,对其在健康和白化两种状态下的虫黄藻密度、光合生理指标和共生真菌群落进行分析比较。结果发现白化状态下的虫黄藻密度和最大光化学量子产量(Fv/Fm)比健康状态下显著降低了75%和16%。健康和白化状态下珊瑚的共附生真菌均以子囊菌门Ascomycota、担子菌门Basidiomycota、壶菌门Chytridiomycota、毛霉门Mucoromycota为主,但健康状态下共生真菌的Shannon多样性指数稍低于白化状态下的。健康珊瑚的虫黄藻密度受到热应激威胁而显著降低,但仍然在合适的共生体密度范围之内。尽管白化珊瑚共生虫黄藻密度降低,但其光合电子传递系统并没有完全遭到破坏。白化珊瑚真菌的多样性指数、真菌病原体类群及致病功能未显著增加,显示热胁迫下珊瑚共生真菌群落的稳定性可能在热应激反应中发挥着重要作用。
2022年02期 v.41 132-141页 [查看摘要][在线阅读][下载 651K] - 杜崇;贺君;孙婷婷;王雷;王方晗;董志军;
我国水母暴发主要发生在黄渤海和东海海域,在南海海域较为少见。文章对2019年5月海南海口、文昌和广东茂名等南海北部多处海域的水母暴发原因种进行了形态学观察和分子鉴定。形态学观察结果显示,海口与文昌附近海域的暴发水母为同一种水母,其伞部为半球形,生殖下穴呈梨形突起,口腕布满丝状物并在末端有1条鞭状附属物,与鞭腕水母(Acromitus flagellatus)形态相似;而茂名附近海域暴发水母区别于海口和文昌,该水母伞部呈较平的半球形,生殖下穴乳状突起,口腕无丝状物,与端棍水母(Catostylus townsendi)形态相似。基于线粒体核糖体大亚基基因(16S r RNA)序列比对,海口和文昌附近海域暴发水母与东太平洋鞭腕水母相似性为97.5%和97.7%,茂名附近海域暴发水母与马六甲海峡端棍水母相似性为93.5%。基于线粒体COI基因和16S r RNA基因构建的系统发育树结果表明,海口和文昌附近海域水母为同一种水母,与鞭腕水母聚在一支,而茂名附近海域水母与端棍水母亲缘关系近。结合形态学观察和分子系统数据认为,海口和文昌附近海域暴发水母为鞭腕水母(Acromitus flagellatus),茂名附近海域暴发水母为端棍水母(Catostylus sp.)。
2022年02期 v.41 142-148页 [查看摘要][在线阅读][下载 522K] - 李存;崔林青;杨红强;龙丽娟;田新朋;
岛礁珊瑚砂环境中存在着大量未被培养和利用的微生物资源,微生物多样性研究是了解微生物生态功能、开发和利用微生物资源的基础。文章采用多种寡营养培养基选择性分离南海岛礁珊瑚砂中的可培养细菌,共获得纯培养细菌菌株349株,通过16SrRNA基因序列分析,发现它们隶属于4门(Actinobacteria、Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes)、6纲、26目、43科、73属、134种,可培养细菌的优势类群为放线菌门,占所有分离菌株数量的60%;而且还发现18个16S rRNA基因序列相似性低于97%的潜在新种。本研究使用改良优化的寡营养培养基进行分离,较好地显示出样品中微生物的群落组成,且获得了大量潜在的稀有新物种资源。研究结果表明,岛礁珊瑚砂样品的可培养细菌资源十分丰富、细菌群落所涉及的生态功能完整、潜在新种比例较高,为后期岛礁微生物资源挖掘打下了良好的基础,也为后期开发应用积累了丰富且稀有的菌种资源。
2022年02期 v.41 149-158页 [查看摘要][在线阅读][下载 1180K] - 廖莹;夏晓敏;
聚球藻是一类分布广泛、数量巨大的微微型浮游植物,作为蓝藻的代表类群之一,广泛分布于海洋以及河口区域,并且具有丰富的色素多样性和遗传多样性。聚球藻根据盐度适应能力可划分为严格海洋型聚球藻和广盐型聚球藻。文章对分离自珠江口的聚球藻K1和南海寡营养海域的聚球藻YX02-1在不同盐度条件下的生长状况进行对比,并根据rop C1标记基因分析K1和YX02-1的分类地位,发现K1为广盐型聚球藻,其在不同盐度下(10‰、13‰、18‰、25‰、33‰)均能生长;而YX02-1为严格海洋型聚球藻,在低于13‰的盐度下无法存活,与其在河口的分布特征相一致。转录组分析显示,低盐条件下广盐型聚球藻中合成渗透压调节分子的基因(ggp S、SPS、stp A)表达量明显下调,而膜通道蛋白glz T基因的表达显著上调,说明广盐型聚球藻耐低盐机制主要是通过减少细胞内渗透压相关小分子合成和增加膜通道蛋白,提高小分子物质外排来达到细胞内外渗透压平衡。此外,盐度也会影响广盐型聚球藻的光合作用和代谢水平,其中参与光合作用的产能基因(ATPF0B、ATPF0A、ATPF1D、ATPF1A)和色素蛋白基因(cpc A、cpc B)表达量在低盐条件下均显著下降,同时无机氮利用相关基因表达上调。低盐条件下,渗透压相关小分子的需求减少,可以使更多的碳源用于支持生长,同时无机氮的吸收增强,这两者可能是低盐条件下广盐型聚球藻具有较高生长的原因。
2022年02期 v.41 159-169页 [查看摘要][在线阅读][下载 2317K] - 喻飞;金兴坤;雷天影;曹海航;陈锵辉;阳耀帆;李佳航;赵哲;
海洋弧菌HN897株是一株高产琼脂糖酶的Vibrio astriarenae菌,前期功能缺失实验证明其β-琼脂糖酶基因vas1-1339的缺失可显著降低弧菌HN897株的琼脂水解活性。文章在大肠杆菌中异源表达Vas1-1339基因编码蛋白,分析该基因的表达及蛋白功能活性。首先,构建含vas1-1339基因开放阅读框全长的表达载体pET28a-1339,利用原核表达技术在大肠杆菌中成功地异源表达了Vas1-1339琼脂糖酶;然后,利用卢戈氏碘液染色分析发现异源表达Vas1-1339琼脂糖酶的大肠杆菌能够高效水解琼脂,且异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)最优诱导浓度为10μmol·L~(-1);免疫印迹分析发现胞内基因表达产物羧基端可能存在切割现象,推测Vas1-1339琼脂糖酶存在复杂的成熟过程。对纯化的琼脂糖酶活性分析发现海洋弧菌HN897株β-琼脂糖酶Vas1-1339能够独立发挥琼脂糖降解功能。
2022年02期 v.41 170-176页 [查看摘要][在线阅读][下载 615K] - 张乐乐;邹强;田雅楠;吕春晖;郑诗怡;姜广峻;高龙坤;侯玉平;王凯;
细菌性肠炎对海马养殖业影响巨大,但病原对海马肠道菌群的具体影响尚不清楚。文章利用已分离的病原细菌Edwardsiella tarda YT1和海马细菌性肠炎模型,结合16S rDNA高通量测序技术,探究病原细菌侵染对海马肠道菌群的影响。结果发现,E. tarda侵染改变了海马肠道菌群的结构组成、多样性和丰度,并显著降低了其多样性(p<0.05);显著增加了海马肠道变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度(p<0.05),减少了放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)的相对丰度(p<0.05);导致致病菌爱德华氏菌属(Edwardsiella)在属水平的相对丰度极显著增加(p<0.01),而肠道固有菌群嗜冷杆菌属(Psychrobacter)和罗氏菌属(Rothia)极显著减少(p<0.01),以及球菌属(Macrococcus)与动球菌属(Planococcus)显著减少(p<0.05)。研究结果表明, E. tarda能通过改变海马肠道固有优势菌群的相对丰度导致菌群失调。菌群功能变化及其相关性分析表明, E. tarda可能通过显著提高细菌趋化性、鞭毛组装、ABC转运蛋白、磷酸转运酶系统以及脂多糖生物合成途径的活性(p<0.05),抑制肠道核心菌群如嗜冷杆菌属、动球菌属和谷氨酸杆菌属的丰度及其核糖体、RNA降解、核苷酸剪切修复与脂肪酸生物合成途径的活性(p<0.05),导致肠道菌群功能失调,并诱发肠炎。
2022年02期 v.41 177-188页 [查看摘要][在线阅读][下载 921K] - 陈志云;郭翔;刘毅;尉鹏;张素萍;
在福建厦门近海采集到梭螺科Ovulidae尖梭螺属Cuspivolva中国海新记录种1种,即武装尖梭螺Cuspivolva bellica (C. N. Cate, 1973)。标本采自厦门近海低潮线附近,栖息于鞭柳珊瑚Ellisella sp.的枝杈表面,现保存于中国科学院南海热带海洋生物标本馆。本文对此新记录种的外部形态、生活习性和地理分布等进行了描述和记录,并与近似种进行了比较和讨论。截至目前,我国已知尖梭螺属共8种,该新记录种的发现和报道,进一步丰富了我国海域梭螺科物种的多样性。
2022年02期 v.41 189-192页 [查看摘要][在线阅读][下载 471K] - 尹健强;李开枝;谭烨辉;
文章描述了发现于南海南沙海槽的一新种——南沙深海浮萤(Bathyconchoecia nanshaensis sp.nov.)。该种个体小,壳长度(CL<1.0mm)和壳高度(~70%CL)与小深海浮萤(Bathyconchoecia paulula)和太平洋深海浮萤(Bathyconchoecia pacifica)非常相似。但是,根据不对称腺体开口的位置、下颌骨的臀齿边缘的结构,以及第六肢的位置可以把该种和这两个相似的物种区分开。
2022年02期 v.41 193-197页 [查看摘要][在线阅读][下载 597K]