中国近海有害藻华研究现状与展望

海洋或淡水环境中的一些藻类生物量暴发性增长会形成有害藻华(harmfulalgalblooms,HAB),对人类健康、生态安全和社会经济发展构成威胁。近50年来,近海有害藻华问题不断加剧,已经成为一类全球性的海洋生态环境问题。在"全球有害藻华生态学与海洋学研究计划(GEOHAB)"和"全球变化下有害藻华研究计划(GlobalHAB)"支持下,有害藻华研究不断深入,在"有害藻华原因种多样性、生物地理分布特征与适应策略"、"典型有害藻华的生态学与海洋学研究"、"富营养化和气候变化对有害藻华的影响"、"藻毒素与人类健康"、"有害藻华的监测、预警和防控"等方面取得了重要进展。有害藻华是我国近海最突出的生态灾害之一,自2000年以来,我国近海大规模有害藻华不断出现,藻华原因种表现出多样化、小型化和有害化的演变趋势,对沿海地区社会经济发展和生态系统健康构成严重威胁。针对我国近海的有害藻华,本文从有害藻华原因种基础生物学研究、有害藻华生态学与海洋学研究、近海有毒藻和藻毒素研究、有害藻华监测与治理研究等四个方面对主要研究进展进行了总结和分析。综合国内外有害藻华现状和相关研究进展,建议进一步深化对我国近海有害藻华形成及演变机理的研究,高度关注全球变化和人类活动对我国近海有害藻华的影响,推动有害藻华监测预警体系建设,持续提高对藻华灾害的防控能力,积极参与有害藻华领域国际合作,更好地应对有害藻华问题。     

长江口及其邻近海域有害藻华的发生情况、危害效应与演变趋势

长江口及其邻近海域是我国近海有害藻华高发区之一。自2000年以来,由东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)、米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)和亚历山大藻(Alexandrium spp.)等甲藻形成的大规模有害藻华连年暴发,对海水养殖业、人类健康和生态安全构成了严重威胁。以往调查和研究工作表明,长江口及其邻近海域藻华优势类群近年来已由硅藻逐渐转变为甲藻,同时,有害藻华原因种也表现出明显的年际变异特征和有毒有害藻种增多的态势,亟待解析其演变机理、趋势和驱动因素。长江口及其邻近海域受长江径流影响,富营养化问题突出,是大规模有害藻华形成的重要原因。同时,该海域也受到来自台湾东北部黑潮分支的影响,但对其与有害藻华的关系所知甚少。在中国科学院战略性先导科技专项"热带西太平洋海洋系统物质能量交换及其影响"支持下,针对这一问题开展了较为系统的调查和研究工作,本文对研究中得到的科学认识进行了初步总结。结果表明:东海黑潮分支能够到达长江口及其邻近海域赤潮区,影响该海域赤潮生物多样性状况;黑潮分支对长江口及其邻近海域甲藻赤潮发生过程具有重要调控作用;长江冲淡水和黑潮分支的共同作用决定了长江口及其邻近海域有害藻华的发生过程和演变趋势。在现有结果基础上进一步分析和讨论了未来长江口及其邻近海域有害藻华的研究方向,以期为进一步解析有害藻华演变趋势、提升有害藻华的监测和预警能力提供依据。     

微生物治理有害藻华研究进展

近年来,全球近海海域有害藻华频发,导致严重的环境问题与经济损失,如何有效地治理有害藻华引发全球关注。抑藻微生物可以通过细胞接触等直接方式及分泌胞外活性物质等间接方式破坏藻细胞的细胞结构、生理过程和遗传功能,进而抑制藻细胞的生长。本文总结了抑藻微生物控制有害藻华的主要作用原理和研究进展,综述了当前以微生物为基础的控制藻华的方法和技术,探讨了其在有害藻华治理方面的发展方向与应用前景,以期为有害藻华的防控提供参考。     

平潭海域夜光藻对几种饵料藻的利用与生长

夜光藻（Noctiluca scintillans）藻华是我国近海常见的生态灾害,其暴发机制尚不明确。为探究营养条件在其形成机制中的作用,本文分析了几种常见饵料藻与同海域硅藻培养下夜光藻的种群增长,同时探究模拟海水混合与营养盐水平对其种群增长的影响。结果发现,不同饵料藻培养下,夜光藻种群增长有着显著差异,其中亚心形扁藻（Platymonas subcordiformis）组中夜光藻的平均增长率为（0.151±0.001）d?1,远高于其他饵料藻。海水混合对夜光藻种群增长有一定的促进作用,模拟海水混合时,部分实验组中夜光藻增长率显著高于静置实验组,其中微小海链藻（Thalassiosira minima）培养下的夜光藻种群增长率为（0.136±0.001）d?1,远高于除亚心形扁藻以外的其他实验组。随着营养盐水平的增加,与亚心形扁藻共培养的夜光藻种群增长出现明显的先增强后减弱的趋势,拟合结果表明,其种群增长符合Boltzmann模型,并与营养盐水平相关。结果表明,海水混合与营养盐输入引起的平潭海域微藻的快速繁殖在当地夜光藻藻华的形成机制中可能起着重要的作用。     

长江口邻近海域春季藻华与水体层化的关系

长江口邻近海域是我国近海有害藻华高发区之一。受长江冲淡水和台湾暖流影响,海域环境条件复杂,有可能影响到藻华的分布状况、动态过程和危害效应。本文利用"藻华973项目"2011年的现场实测数据,从水体层化状况与藻华的关系入手,绘制出各要素的平面及剖面分布图,对比分析了春季硅藻藻华和甲藻藻华期间的温、盐跃层及其变化情况,探讨了硅、甲藻藻华的分布状况及其与温、盐跃层之间的关系。研究发现,2011年春季藻华期间该海域存在明显的温跃层和盐跃层。硅藻藻华期的温、盐跃层主要受到长江冲淡水影响;而在甲藻藻华期,受外海水入侵影响导致的温、盐跃层现象更加显著。藻华期间,浮游植物生物量高值区均出现在跃层上方的长江冲淡水影响区,其中硅藻藻华分布区与高强度跃层区基本一致,而甲藻藻华则主要分布在层化强度相对较弱的近岸海区,其分布可能受到上升流的影响。综合上述分析结果可以看出,长江口邻近海域春季的硅藻藻华主要受到长江冲淡水影响,而甲藻藻华的分布则在一定程度上受到外海水入侵及上升流影响。这一认识为进一步分析该海域春季硅、甲藻藻华演替过程及藻华优势种的长期演变趋势提供了新的思路和依据。     

我国近海米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)藻华发生概况、危害及其生态学机制

米氏凯伦藻(Kareniamikimotoi)隶属于裸甲藻目(Gymnodiniales)凯伦藻科(Kareniaceae)。该藻广泛分布于全球海域,是海洋中的主要有毒有害赤潮藻,也是我国第二大灾害性赤潮肇事种。米氏凯伦藻可产生半乳糖脂、溶血毒素、鱼毒素和部分细胞毒素,当其大规模暴发时会造成严重的生态灾害和经济损失,并危及海产品安全和人类健康。该藻为广温广盐种,光照耐受阈宽,多以光合作用营自养生长,主要繁殖方式为无性繁殖;另外,米氏凯伦藻能吸收利用不同形态的磷盐,并可进行吞噬营养。这些生态学特性使其具有环境适应优势,在适宜条件下过度繁殖引发藻华。     

微小辐环藻, 我国硅藻藻华的新记录种

2016年5月4日—10日, 海南省海口市红城湖发生了一起硅藻藻华。为明确该起藻华的肇事生物, 于藻华期间采集了水体样品, 经过光镜和电镜下的形态学观察, 确认藻华原因种为微小辐环藻Actinocyclus exiguus Fryxell & Semina, 该种是我国硅藻的新记录种, 其藻华在我国也是首次报道。微小辐环藻隶属于中心纲硅藻, 细胞单独生活或形成胶质状群体, 细胞个体较小, 壳面直径为6.4~11.1μm, 有2个或3个壳缘唇形突, 壳缘处具有眼斑结构。水体中丰富的氨氮(平均值为2880μg•L^-1)和较高的水温(31℃)条件可能是藻华事件的环境诱因。藻华事件导致红城湖40余吨花鰶死亡。经过鱼体检测, 初步排除因为藻毒素、鱼鳃机械性损伤或水体缺氧而致死的可能, 水体盐度剧烈变化等物理应激反应导致鱼类死亡的可能性较大。     

东海原甲藻藻华和台湾暖流种源关系的进一步研究

近20 a来,东海近岸海域频繁爆发了大规模的东海原甲藻藻华,造成了该海域生态系统的严重失衡。2013年前的调查研究显示东海原甲藻藻华发源于台湾暖流锋面,随台湾暖流锋面入侵近海而发展扩大,但受调查范围限制未能明确该藻华最早发生位置。本研究往南扩展了调查断面,于2013年春、夏季,在24°N～30°N海域进行了4次大面调查。结果显示东海原甲藻藻华最早发生于台湾海峡北端,且随台湾暖流锋面推进向北及近岸扩展。这不仅再次证实了台湾暖流锋面为东海原甲藻藻华的发生提供种源,而且明确了在东海区域东海原甲藻藻华最初发生的位置。这为该藻华的监控提供了重要的科学依据,为其他类似藻华的发生、发展提供了参考。     

有害藻华数据分析与可视化平台的设计

有害藻华是海洋中最为常见的一类生态灾害问题,对养殖业、旅游业和公众健康等造成了严重威胁,也给海洋管理带来了巨大的挑战。近年来,与有害藻华相关的生物、化学、水文、气象等观测数据以及有害藻华发生记录等统计数据不断积累,统计学方法、地理信息系统(Geographic Information System, GIS)等数据分析方法也在快速发展,为深入挖掘有害藻华时空演变特征、提高有害藻华监测预警水平奠定了重要基础。该研究综合应用数据库、地理信息系统及可视化技术,设计了一套集有害藻华多源异构数据管理、分析与可视化为一体的综合平台,能够实现对有害藻华相关数据的存储和动态关联,并集成了空间分析方法,实现了数据和分析产品的可视化。该研究以渤海有害藻华长期时空演变特征探究为案例,展示了该平台在有害藻华数据分析与可视化方面应用效果。该平台可望为公众科普、科学分析和政府决策等提供支撑。     

流式影像仪在东海海域甲藻藻华研究中的应用

有害藻华对海水养殖、人类健康和生态安全构成威胁,已成为全球性的生态灾害.近20年来,米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)、东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)等甲藻形成的有害藻华在东海海域连年暴发,其频率高、危害大,形成及演变机理复杂,对藻华原因种进行监测是开展有害藻华预警和防控的...     

海洋浮游植物薄层的研究进展

浮游植物薄层是指位于水体次表层、厚度从几厘米到几米的高丰度浮游植物分布层。与大洋相比，在河口、海湾和近海的浮游植物薄层往往分布浅、强度大，具有明显的时空变化。浮游植物薄层的形成和维持不仅受到层化、楔入、剪切等物理过程的调控，也与浮游植物的生长、聚集及浮游动物的差异化捕食等生物生态学过程有关，目前围绕浮游植物薄层的形成机制已提出了趋旋俘获等假说。浮游植物薄层对其生长、繁殖、防御等具有重要意义，有的浮游植物薄层聚集了大量的有毒有害藻，与有害藻华的发生关系密切。深入研究浮游植物薄层的成因，将为阐明有害藻华的发生机制和有效监测提供重要依据。     

Model study on Bohai ecosystem 2.Annual cycle of nutrient-phytoplankton dynamics

1 IntroductionNitrogen and phosphorus together constitute thematerial basis used by phytoplankton for photosyn-thesis; however, if the ratio of nitrogen atomic massto phosphorus atomic mass in an aquatic environmentmarkedly deviates, whether above or bell…     

潜在影响防城港核电冷源系统的藻类暴发特点及其监测防控技术

2014年底,在广西防城港核电厂一期工程1号机组热试期间,核电厂所在的冷源水取水海域钦州湾暴发了球形棕囊藻赤潮,赤潮严重时出现了冷却水系统堵塞现象,严重威胁到核电的安全。本次由藻类引发的威胁核电冷源安全的事件在国内尚属首例,以往人们更多关注核电的温排水对附近海域生物的影响,而反过来,生物对核电正常运行的潜在影响相比之下缺少研究。在此背景下,本文通过研究历史调查资料,对潜在影响防城港核电冷源系统的藻类及其暴发特点进行初步分析,以大规模暴发时易成囊、成团、成簇以堵塞核电冷源入水作为筛选标准,筛选出球形棕囊藻、束毛藻、夜光藻和浒苔几种潜在威胁种,进一步对潜在威胁种的预警监测和防控方法进行初步介绍,以达到早期预防、保障核电冷源系统安全用水的目的,并为其他核电厂提供参考。     

不同温度下抑食金球藻、中肋骨条藻和海洋卡盾藻间的相互作用

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。     

胶州湾赤潮生物种类及其生态分布特征

近年来,胶州湾赤潮频繁发生,对海水养殖业、海洋环境乃至人类健康与安全都构成威胁,作者于1997--1998年间对胶州湾东北部富营养化海域进行赤潮专项调查,报道了赤潮生物69种,其中已发生过的赤潮种类有7种,分析了中肋骨条藻Skeletonema costatum、圆筛藻Coscinodiscus sp.、冰河拟星杆藻(日本星杆藻)Asterionellopsis glacialis、劳氏角毛藻Chaetoceros lorenzianus、红色中缢虫Mesodinium rubrum等主要赤潮生物的生态分布特征.     

利用卫星遥感技术监测赤潮的研究

赤潮灾害的频繁发生，给海洋生态环境和海洋渔业经济造成了严重危害。卫星遥感技术的不断完善，为快速、有效地动态监测赤潮灾害提供了可能，通过卫星图片的校正、合成、分析、解释、判断分析，可以迅速连续地掌握赤潮的发生状况，对于研究防控和治理赤潮灾害有着十分重要的意义，本文就如何利用卫星遥感技术监测赤潮进行了探讨。     

渤海生态动力过程的模型研究 Ⅱ.营养盐以及叶绿素a的季节变化

利用在本系列研究第一部分中所建立的耦合的生物物理模型,模拟了渤海浮游植物生物量和营养盐含量的年度循环特征.模拟结果显示:藻类的春季水华是由经过一冬积累在水体中的营养盐导致,而水华开始的时间在浅水区明显早于深水区,对此深水区水体层化结构的形成可能起着重要作用;另一方面,河载营养盐与悬起的沉积物所释放的营养盐是诱发夏季水华的共同原因.基于模型结果,我们还发现:渤海的浮游植物动力特性就整体而言依然受无机氮限制,但是在莱州湾,磷限制特性表现得非常明显,这主要是由于每年黄河都要携带大量的无机氮进入海水,从而导致莱州湾营养盐的氮磷比已远远超过16.     

Research on Measurable Nonlinear Relationship Between Phytoplankton Biomass and Environmental Factors in Bohai Bay

Based on the data of phytoplankton and environmental factors in the Bohai Bay, the dependence between the concentration of phytoplankton and environmental factors is analysed by linear correlation coefficient, rank correlation coefficient and Hoeffding test of independence .The result shows that wind-speed, air-pressure, surface temperature, field pH, salinity, DO, silicate and NO 3 have a great impact on the concentration of phytoplankton.     

有害藻华治理过程中改性粘土对仿刺参(Apostichopus japonicas Selenka)稚参的影响

本文以仿刺参(Apostichopus japonicas Selenka)稚参为实验对象,研究了改性黏土治理有害藻华技术对仿刺参稚参的影响。96h急性毒性试验结果表明,改性黏土对仿刺参稚参的半致死浓度(LC50)为6.01g/L;安全浓度为0.601g/L,高于在现场时的使用浓度0.1g/L;慢性毒性试验显示改性黏土对仿刺参稚参成活率和体重增长率无明显影响;不同浓度的改性黏土添加组中,发现仿刺参稚参的体壁组分(水分、灰分、总糖、总脂和粗蛋白)含量变化不大,改性黏土的加入对减少仿刺参稚参的种内竞争有一定积极作用。另外,针对仿刺参稚参食用包括改性黏土在内的底层颗粒物的现象,考察了不同实验组仿刺参稚参体壁中铝的含量,分析结果显示各实验组与对照组没有显著差异。在此基础上,考察了改性黏土有效去除有害藻华的体系中仿刺参稚参的生长情况,发现与对照组相比,改性黏土有效地去除了有害藻华,还明显降低了仿刺参稚参的死亡率。因此,改性黏土是一种有效治理仿刺参养殖水体有害藻华、对养殖生物无负面影响的藻华治理技术。     

虾塘赤潮灾害的防治对策

本文报道了一次虾塘赤潮的防治过程，结合国内外有关赤潮防治的动态和作者的经验，提出了一些为避免虾塘内发生赤潮的防治对策。