中国南沙美济环礁中微生物碳酸盐沉积及其环境意义

位于中国南沙群岛中的美济礁是由珊瑚礁环围绕泻湖形成的. 在珊瑚构成的礁环上既有突起的小珊瑚岛(在礁环上的小补丁礁)也有低缓的礁沙丘, 微生物碳酸盐沉积发育在环礁底部周围和斑块礁塔的珊瑚上或礁沙丘的珊瑚断枝上, 生长形式主要为绒毛状、发状或细刺状、胶块状、席状或结壳状, 一般发育在0~15 m水深环境中. 这些微生物沉积可能是由丝状蓝菌的自然种群经钙化后形成. 它们的生长位置: (1) 与Acropora共生的球茎状珊瑚上; (2) 块状的Galaxea fascicularis丛体上; (3) 死亡的Montipora digitata丛体上; (4)死亡的Acropora teres上, 一些发状的微生物碳酸盐沉积覆绕这些珊瑚断枝生长. 研究证实了微生物碳酸盐沉积在中国南海珊瑚礁沉积中的发育, 显示出微生物作用过程在现代珊瑚礁系统形成中的重要性. 其研究结果对确定地质时期形成微生物岩(microbialite)的微生物的特征和成分, 以及对评估现代珊瑚礁中的微生物碳酸盐沉积及其在现代礁系统生物化学循环中的重要性都具有重要意义. 研究结果还提供了地质时期浅水环境中形成的古微生物岩现今类比的证据, 并且结合古微生物岩的沉积学研究来了解其生长控制机理.     

黑带病可能导致了永兴岛北部礁坪珊瑚的衰退

蓝细菌致病菌群诱发的黑带病是目前全球珊瑚礁衰退的主要因素之一,本文报道发生于南海西沙群岛永兴岛北部礁坪的实例并探讨产生该异常现象的原因.2007年以前该岛北部礁坪的珊瑚一直处于繁盛生长状态,2007~2008年间突发大规模的珊瑚死亡事件.使用通用引物PCR扩增技术和16S rRNA基因技术获知导致黑带病发生的感染菌群,分析珊瑚黑带病席中的微生物组成.从黑带病席中构建的克隆文库表明其中的细菌主要包含六大门类,且蓝细菌是黑带病席中最为丰富的菌群,除了蓝细菌之外,黑带病席中也含丰富的α-Proteobacteria,γ-Proteobacteria,Bacteroidetes,Verrucomicrobia和Actinobacteria.讨论了珊瑚热白化、台风、长棘海星爆发和海洋酸化与永兴岛北部珊瑚短时间内大规模死亡的关系,认为珊瑚黑带病的蔓延才最有可能导致珊瑚礁迅速衰退,产生黑带病的诱因可能与人类的过度干扰导致局部珊瑚礁生长区水体富营养化有关.     

造礁珊瑚共附生微生物信号分子的研究进展

珊瑚礁是海洋中最重要的生态系统之一,具有极高的初级生产力.然而在全球气候变化和人类活动的双重压力影响下,其健康和稳定性受到不断的挑战.造礁珊瑚及其共附生微生物共同组成"珊瑚-微生物"共生体,共附生微生物和珊瑚的健康密切相关.化学信号分子介导的微生物间及微生物和宿主间的相互作用是珊瑚共附生微生物群落演变的内在驱动力.文章总结了几类重要的造礁珊瑚共附生微生物的信号分子,包括N-酰基高丝氨酸内酯(N-acyl homoserine lactone, AHL)类的密度感应(quorum sensing, QS)信号分子、二甲基巯基丙酸内盐(dimethylsulfoniopropionate, DMSP)、一氧化氮(nitric oxide, NO)以及活性氧(reactive oxygen species, ROS)在微生物间以及微生物和珊瑚互作中媒介作用的研究进展,比如AHL信号分子介导的微生物间的协作和竞争、DMSP和NO介导的微生物和宿主的相互作用以及环境胁迫下珊瑚和微生物对ROS响应过程,并探讨了未来研究方向.珊瑚共附生微生物可影响珊瑚的环境适应能力,进一步深入研究信号分子传导通路的分子机制可从驯化珊瑚共附生微生物群落的角度为造礁珊瑚礁生态系统恢复和保护提供新思路.     

雷州半岛全新世高温期珊瑚生长所揭示的环境突变事件

通过对南海北部雷州半岛徐闻县灯楼角角孔珊瑚礁剖面(20°14.005′N, 109°55.200′E)的研究, 发现在全新世高温期存在至少9次高频率、大幅度的气候突然变冷事件, 将这一现象命名为“雷州事件”. 这一时期是雷州半岛珊瑚礁发育的适宜期, 至少可分为9个阶段, 每一阶段(即一次气候适宜期)的持续时间约20~50 a, 之后即在冬季突然出现一次低温和(或)相对低海平面事件, 导致角孔珊瑚大量死亡, 并出露遭受磨蚀, 形成间断面; 如此循环往复, 形成厚逾4 m的角孔珊瑚礁坪. 此段时间地壳分阶段性地下沉, 海平面上升. 该珊瑚礁剖面是研究中国南部热带地区全新世高温期年代际气候变化的宝贵的材料, 为全新世高温期的高频气候不稳定性演化模式提供了新的证据, 对传统的全新世大暖期的气候特征提供了新的认识.     

海南岛三亚小东海珊瑚礁坪生态沉积分带和碳酸盐沉积作用

海南岛三亚小东海发育有美丽的岸礁,岸礁礁坪环境向海延伸数十米,珊瑚礁生态沉积分带明显,从陆地向海依次为海滩岩、大块礁珊瑚带、礁坪内带、礁坪外带和礁坪前缘斜坡带,不同的分带有不同的碳酸盐沉积和造礁珊瑚生态群落.海滩岩的成分主要有珊瑚骨骼、藻类、腹足类、瓣鳃类和底栖有孔虫等生物砂颗粒;石英砂颗粒含量较少,成岩作用主要表现为早期胶结作用.小东海的礁坪是一种向海进积类型的,礁坪靠海滩岩一侧为大块珊瑚带,平顶、原地、且已死亡的块状珊瑚分布其中,大块珊瑚周围是生物砂粒和灰泥沉积;礁坪内带以死亡的珊瑚居多,表面包有生物颗粒和灰泥沉积物,活珊瑚都以块状复体为主,枝状和其他生态类型的几乎没有.群落动态变化统计分析显示,礁坪外带强波浪作用带是造礁珊瑚生长最繁盛和分布最密集区域,除块状复体的珊瑚大量繁盛外,枝状的伞房鹿角珊瑚也大量发育,由于波浪强烈的冲刷作用,生物颗粒和灰泥沉积物极少.微生物碳酸盐沉积一般发育在海滩岩的孔穴、珊瑚骨骼空腔和生物颗粒上,而以后面二者居多;从海滩岩到礁坪外带的波浪和水流作用变化,决定了小东海珊瑚礁的生态沉积分带,微生物碳酸盐沉积一般不在波浪作用强烈和沉积物受冲刷的礁坪外带发育.     

脉冲型地震动作用下典型珊瑚岛礁的场地放大研究

为研究南海地区珊瑚岛礁场地对地震动的放大作用特征,基于南海珊瑚岛礁几个代表性场地钻孔资料和60条近断层脉冲型强震记录,结合强震数据和土层地震反应分析结果讨论了地震动幅值水平和场地条件对场地放大的影响。根据地貌单元特性、地层岩性、成因和分布规律,得到4类工程地质场地,建立了一维土层地震反应分析模型并选取了土体动力参数,讨论了其在脉冲型地震动作用下地震反应特征。结果表明:从土层剪切波速来看珊瑚礁场地属于我国国家《建筑抗震设计规范》中的Ⅱ类场地;珊瑚礁场地对脉冲型地震动的放大倍数在1.6~2.4之间,放大明显的周期在0.2~0.8s之间。另外,对珊瑚礁礁坪区、泻湖区、沙洲区和灰沙岛区4类场地的地震反应分析表明:在脉冲型地震动作用下沙洲区场地放大倍数小于其他区;灰沙岛区在周期为0.3s左右时场地放大倍数明显大于其他区。研究结果整体反映了珊瑚礁场地对脉冲型地震动的场地放大特征,可对珊瑚礁的开发建设提供参考。     

珊瑚礁白化与生态平衡

珊瑚礁是全球最大的生态系统之一,它一方面维持自身动态平衡,一方面调节海洋环境和保护海岸环境。通过生物作用维护二氧化碳(CO²)和钙(Ca)的收支平衡,同时也调节海洋种群食物链的平衡。海洋中的珊瑚礁生态系统有着媲美陆地热带雨林的生物多样性,对维持海洋生态系统的平衡起到至关重要的作用。     

菌藻类繁盛是泥盆纪珊瑚-层孔虫礁生态系消失的生物杀手

在四川甘溪和贵州独山泥盆纪剖面的造礁珊瑚-层孔虫薄片中,发育多种菌藻类及其生物遗迹:主要包括结壳菌藻类、钻孔菌藻类、微钻孔和嵌生;并发现了寄主珊瑚-层孔虫中菌藻类及其遗迹产出部位具有骨骼残缺和虫室中常见软体组织死后的残留物质.我们的资料表明,菌藻类与寄主珊瑚-层孔虫之间是"侵略与反抗"的关系,前者对后者生长有抑制作用,后者有一定自我修复功能,二者关系中菌藻类是主动的一方;在适合寄主珊瑚-层孔虫生存环境的中泥盆世,寄主珊瑚-层孔虫能抵抗菌藻类入侵而不会死亡,菌藻类对珊瑚-层孔虫礁生态系的影响很小;在适合菌藻类而不适合珊瑚-层孔虫生长环境的晚泥盆世,后者无法抵抗前者"大举入侵"而出现凋零和死亡.我们认为菌藻类对寄主珊瑚-层孔虫的生长发育的直接抑制与杀死作用和菌藻类繁盛引发的环境恶化是F-F之交珊瑚-层孔虫礁生态系消失的重要原因,这为现代珊瑚礁患病-衰退的原因和发展趋势研究提供了古代实例.     

南海大亚湾珊瑚1977~1998年核试验14C年际变化

通过南海大亚湾珊瑚1977~1998年22个年层样品¹⁴C浓度的测定和研究, 估算出气海交换速率和扩散层厚度, 它们分别为17mol·m^-2·a^-1和32 mm. 珊瑚Δ¹⁴C年际变化主要受控于海洋因素. 在ENSO年, 南海沿岸上升流加强, 珊瑚Δ¹⁴C出现低值. 珊瑚Δ¹⁴C对于太阳辐射能量变化没有明显响应, 20多年来, 在热带能量驱动下, 尽管存在气-海相互作用和上升流活动的年间变化, 但南海总的状况和海洋热结构仍然稳定.     

珊瑚——远古的“海洋精灵”

珊瑚是一种生活在浅海的海洋生物,自幼便固着在祖辈们的遗骸上生长,多成树枝状。看它们几乎不动的样子很容易被误认为是植物,其实不然,珊瑚是动物,隶属于腔肠动物门。珊瑚色泽鲜艳,可以作为很好的饰品,尤其是红珊瑚,近几年来价格攀升,存奇石市场上算得上是抢手货,但由于数种火量减少,已被列为国家一级保护动物。     

南海大亚湾珊瑚1977～1998年核试验14C年际变化

通过南海大亚湾珊瑚1977～1998年22个年层样品14C浓度的测定和研究, 估算出气海交换速率和扩散层厚度, 它们分别为17mol@m-2@a-1和32 μm. 珊瑚△14C年际变化主要受控于海洋因素. 在ENSO年, 南海沿岸上升流加强, 珊瑚△14C出现低值. 珊瑚△14C对于太阳辐射能量变化没有明显响应, 20多年来, 在热带能量驱动下, 尽管存在气-海相互作用和上升流活动的年间变化, 但南海总的状况和海洋热结构仍然稳定.     

西沙永兴岛珊瑚礁坪的群落动态和浅水碳酸盐沉积特征

使用线截取断面和潜水装备对西沙永兴岛珊瑚礁的群落动态、微生物碳酸盐沉积、礁坪前缘(礁脊和礁前)沉积特征进行了大量和连续的水下观察、测量和研究.调查和研究发现,永兴岛珊瑚礁坪环境的珊瑚生物已大量死亡,与之相伴的是宏藻类、海草和蓝细菌在礁坪区的广泛发育,微生物和与微生物活动有关的碳酸盐沉积也见于礁坪区,活体珊瑚生物主要生长在礁坪前缘(礁脊和礁前)位置,但也处在急剧衰减中.永兴岛东南珊瑚礁坪从岸向海可以分为沙滩、内礁坪、外礁坪、礁坪前缘(礁脊和礁前)以及礁前斜坡,沉积相带可以划分为礁前斜坡、礁脊和礁前、礁坪和海岸带.沉积物以礁相碳酸盐沉积为特征,可分为珊瑚骨架沉积、珊瑚碎块沉积和生物碎屑沉积三种类型.随着礁坪带环境恶化和水质趋差,珊瑚生物的群落动态变化表现出以宏藻类和苍珊瑚为主的生物群落逐渐占领礁坪,而以石珊瑚为主的生物群落则主要分布于礁脊水质良好、水循环畅通和水能量适合的地方.礁坪前缘(礁脊)覆盖率的统计表明,浪花鹿角珊瑚(Acropora cytherea)的覆盖率达28%以上,是绝对的优势种,并且以抗浪的生态类型为主.永兴岛的东南礁坪前缘(礁脊和礁前)与北部和西北连接石岛的礁坪前缘的沉积特征明显不同,前者以不连续的潮道和礁前各种形状和不同水深的礁塘为特征,而后者则以典型的突起脊-槽沟(spur-and-groove)系统为特征.研究显示,绒毛状生长的微生物(Lyngbya sp.)通常发育在内礁坪或礁坪前缘(礁脊)的礁塘中,这两种生境通常具有相对封闭和水流不畅的特征.藻类的普遍发育指示了一种富营养的海水环境,礁坪上珊瑚表面发育的微生物也指示海水富营养和水质恶化的情况.     

多变量线性回归的平均值概念及其在地学研究中的应用

文章以实例阐述了多变量一元线性回归计算中的“平均值概念”. 作者根据“平均值概念”, 利用珊瑚δ¹⁸O比值重建了最近90年西沙表层海水盐度的变化历史,并运用洛川黄土¹⁰Be记录示踪了最近80 ka全球性的古地磁漂移事件, 从而阐明了“平均值概念”在地学数据分析中的重要意义及应用前景.     

实施海洋负排放践行碳中和战略

碳中和是应对气候变化的必由之路,海洋负排放是实现碳中和的重要途径.文章提出海洋负排放相关的八个基本路径,包括陆海统筹减排增汇、海洋缺氧酸化环境减排增汇、滨海湿地减排增汇、养殖环境减排增汇、珊瑚礁生态系统减排增汇、海洋地质碳封存、海洋碳汇核查技术体系,以及海洋碳汇交易体系和量化生态补偿机制等;旨在抛砖引玉,引发研讨、推动研发,不断细化和完善海洋负排放方案,为落实碳中和国家战略提供科技支撑.     

蚀变珊瑚的氧碳同位素组成的环境意义探讨——以“南永一井”为例

对“南永一井”2 2～ 5 0m间的连续方解石化珊瑚岩芯以及 1 7～ 1 8m间文石向方解石转变过程中的珊瑚样品进行了氧碳同位素和矿物组成分析 .结果显示在文石向方解石转变过程中 ,其氧碳同位素比值大体存在一种线性的降低过程 ,意味着经方解石化后珊瑚原有氧碳同位素比值的相对变化可基本保存 .根据δ18O比值划分了 2 2～ 5 0m间蚀变珊瑚岩芯的氧同位素地层 ,所得年龄与古地磁结果基本一致 ,表明方解石化的珊瑚仍一定程度上保存原先的由氧碳同位素比值相对变化所反映出来的古气候古环境信息 .     

蝴蝶鱼

蝴蝶鱼属蝶鱼科，主要分布于太平洋、东非至日本等海域。它的外形就与陆地上的蝴蝶一样，有着五彩缤纷的图案，大部分分布在热带地区的珊瑚礁。蝴蝶鱼用尖尖的嘴啄食附在珊瑚或岩石上的小动物．     

黄土高原我的歌

气候环境是人类赖以生存的重要条件,对人类历史有着深刻的影响,了解过去的气候使我们对人类历史演变的认识向前迈进了一大步。而现在我们能够直接测量的气候历史才几百年,只是气候变化中很小的一部分。那么,我们该如何了解历史的从前的气候变化呢？在科学技术充分发达的今天,科学家是通过各种“岩石”的记录来了解地球气候系统过去的变化。这些“岩石”包括海洋沉积物、冰堆积物、风尘堆积物、珊瑚、……。     

四亿年前天山上的海洋——来自化石的证据

在新疆巴里坤县天山山脉的分支——莫钦乌拉山上发育一套灰岩-硅质岩沉积,笔者在其中发现了距今四亿两千万年前的珊瑚、海百合茎和微体古生物化石。本文主要介绍了这些化石的形态和地质意义,并推断出在晚志留世-早泥盆世,莫钦乌拉山一带为一片水深200~1000米左右的海洋。     

复原云南罗平化石群

地球的“年龄”大约有46亿年。在漫长的46亿年里,我们赖以生存的这个星球经历了太古代、元古代、古生代、中生代、新生代等多个地史时期。其中,在距今两亿多年前的三叠纪时期,现在的云南省罗平县所在的地方还是一片汪洋大海,这里生活着丰富的物种,各种小虫小虾在觅食,小鱼快乐地游来游去,有着尖锐牙齿的食肉鱼类称王称霸,它们共同生活在这片水域,成为海洋的主人。     

人类离不开的水精灵 基岩裂隙水

正我们生活的地球实际上是个大"水球",这些水可以分为陆地上的水、海洋中的水和大气中的水汽,这些水之间相互循环转化,海洋中的水和陆地上的水蒸发形成水汽,水汽运移凝聚后形成降水补给海洋和陆地,而陆地上的水则沿着地势由高到低流动,一部分汇流到海洋中,一部分形成地下水。地下水不像河流、湖泊、大海那样直接暴