海草床微生物研究进展

海草是一类生长于海洋环境中的单子叶植物。细菌、真菌、微藻、古生菌和病毒等微生物栖息在海草器官及其周围环境中,对海草生长、营养和健康以及海草床物质循环起着重要作用。本文通过分析与总结国内外参考文献,简要介绍了海草床微生物的一些新的研究进展,并讨论了将来可能进行的研究方向。海草微生物组与沉积物和海水中的微生物群落存在较大差异,其分布在离散且高度异质性的生态位,且该模式在广泛的地理尺度上保持不变,不是受海草种类和沉积物类型控制,而是主要取决于环境驱动与海草代谢。大部分海草核心微生物群落都参与硫循环。今后可采用模拟实验、生态模型、基因组、宏基因组、转录组与代谢组等技术方法研究海草床微生物的多样性、组成、功能、定植与病害等。此外,揭示海草床中微生物、海草和环境之间的相互关系,对保护受威胁的海草床具有重要意义。     

海草床沉积物有机碳研究综述

海草床具有重要的生态系统服务功能,可以为海洋生物提供栖息地和食物来源,同时还具有重要的碳储存功能,海草床“蓝碳”功能日益受到学术界的重视,据研究全球每年海草床的碳埋藏量高达(2.7~4.4)×10⁷ MgC。近年来,由于人类活动的影响,世界范围内海草床衰退严重,导致海草床沉积物有机碳储量降低。本文综述了全球海草床沉积物有机碳的来源、组分、储量以及指示作用;从物理、化学和生物三方面讨论了影响海草床碳储量的环境因素。最后提出了未来主要研究方向,主要包括加强海草床碳通量普查,分析全球气候变化背景下海草床沉积物有机碳的变化机制,明确海草床碳储量流失速率,研究海岸带工程对海草床沉积物有机碳的影响。评估海草床沉积物有机碳储量及变化机制可以为全球海洋蓝碳研究提供科学依据。     

北极深海沉积物中细菌和古菌群落结构研究

在北极深海沉积物生态系统中,微生物的群落结构由有机质输入、能量的可用性及其他环境因素决定.然而,全球气候变暖及其导致的冰盖提前融化正在影响微生物的多样性.为描述北极深海沉积物中的微生物群落结构及其与环境因素的相关性,我们利用罗氏454对北极深海沉积物样品的16S rDNA扩增子进行了测序,对细菌和古菌群落的丰富度、成分、结构及其系统发育分类地位进行了描述.硫还原和化能有机营养类是细菌群落中的主要类群;而古细菌群落主要是由微生物的关系最为密切的氨氧化奇古菌门(96.66%)和产甲烷古生菌界(3.21%).这项研究描述了北极极点附近深海沉积物(> 3500米)中的微生物多样性,将为以后研究类似环境中微生物代谢过程和途径等功能分析奠定基础.     

底质类型对热带海草海菖蒲种子萌发和幼苗生长的影响

近几十年来,受到人类活动和气候变化的影响,全球海草床呈现退化趋势,海草床的恢复备受关注。其中,海草种子或幼苗移植由于其对供体海草床破坏和影响较小,并能保证海草的遗传多样性而备受重视。移植区的底质类型是决定海草种子或幼苗移植存活率的重要因子,然而,目前关于热带海草种子萌发和幼苗生长对不同底质类型响应的研究很有限。本研究以热带海草海菖蒲(Enhalus acoroides)种子为研究对象,利用室内模拟实验,分别设置细砂和砂砾底质的处理,探讨不同底质类型对海菖蒲种子萌发和幼苗生长的影响。研究发现,细砂组和砂砾组的萌发率和萌发历期的平均值分别96.3%、3.6 d和95.0%、3.4 d,两个处理组之间差异不显著。萌发后的细砂组海菖蒲幼苗的存活率为97.37%,而砂砾组的幼苗存活率仅为81.58%;另外,海菖蒲幼苗的叶片长度、根长度、叶片生长速率和根生长速率在细砂组均显著高于砂砾组。因此,沉积物粒径的差异对海草种子的萌发率和萌发时间没有显著性影响,但沉积物粒径增大会显著降低萌发后海菖蒲幼苗的存活率和生长速率。因此,未来开展海菖蒲种子或幼苗的野外移植,应选取沉积物粒径较小细砂质区域进行移植,可促进海菖蒲种子或幼苗移植的成活率,提高海菖蒲生态修复的成功率。     

中国明对虾混合养殖池塘沉积物微生物群落比较研究

微生物群落在养殖池塘生态系统中发挥着重要的作用，与环境质量及养殖动物的生长和疾病暴发密切相关。为了考察中国明对虾不同混养模式中的微生态状况，本研究基于 16S rRNA 基因的高通量测序技术，比较了 6 种不同中国明对虾混 养池塘沉积物微生物群落的差异。结果表明，6 种混养池塘沉积物的主要微生物均为变形菌门 （Proteobacteria） 和放线菌门（Actinobacteria），与褐牙鲆的混养，会导致变形菌门丰度升高，同时抑制放线菌门的生长。中国明对虾、海蜇、菲律宾蛤仔混养具有最高的沉积物微生物群落丰富度和多样性。通过对微生物功能进行预测发现，化能异养和含硫化合物的呼吸是中国对虾混养池塘沉积物微生物群落的主要功能。中国明对虾、海蜇、菲律宾蛤仔混养沉积物中部分细菌的某特异性富集，可以提高沉积物中溶解氧量并促进化学物污染物的降解。综上所述，中国明对虾、海蜇、菲律宾蛤仔混养模式在 6 种不同中国明对虾混养池塘中微生态状况最佳。     

印尼混合海草床大型底栖生物丰度和多样性生态研究

海草床是海岸带最富生产力的生态系统之一，支撑着各种各样的伴生生物。热带的印度和太平洋地区被认为拥有海草植物种类多样性最高，且分布面积最广，然而，这个区域的海草床大型底栖生物我们知之甚少。为了填补认知的空白，我们在该区域开展了一项生态调查，旨在描述该区热带海草床大型底栖生物的丰度和多样性，以及确定大型底栖生物丰度、物种丰富度和群落结构是否明显存在断面内的站间变化和样地间变化。2014年5月和2015年10月我们分别在北苏拉威西省东海岸和西海岸开展野外工作，使用柱状取样器采集海草床大型底栖生物样品。所得样品共计鉴定14大类149种底栖生物，种类最为丰富的类别为多毛类（56种，占26%的总个体数），十足类（20种，占9%的总个体数）和端足类（18种，占35%的总个体数）。东、西海岸海草床大型底栖生物表现出不同的空间分布模式。在东海岸，同一断面的大型底栖生物和端足类的丰度存在显著的站间差异；而在西海岸，大型底栖生物和多毛类的种类丰富度和丰度都表现出明显的站间变化，这可能归结于同一断面底质不均所造成。单因素ANOSIM以及MDS排序表明了北苏拉威西省东海岸和西海岸海草床大型底栖生物群落结构存在显著不同，正好对应于将海草床分成两大类型的栖息地，即西海岸的红树林-海草床-珊瑚连续体和东海岸的海草床-珊瑚连续体。与在热带海区开展的其他研究相比，本研究的大型底栖生物丰度和多样性处于中等水平。东、西海岸海草床大型底栖生物群落存在显著区别，其原因可能源于多方面，包括了沉积物模式，海草床结构和时间变化。     

辽河口沉积物中参与主要生物地化循环的微生物功能基因分析

辽河口区域丰富的生物多样性在生物地球化学循环和维持生态系统功能等方面发挥着极其重要的作用。研究辽河口表层沉积物中参与常见地球化学循环的功能基因及其关键影响因子,对揭示和预测辽河口沉积物微生物的功能代谢潜力和受环境变化的影响具有重要意义。应用功能基因芯片(GeoChip 4.0)技术开展微生物功能基因多样性研究。结果表明:在6个沉积物样品中,检测到各类型功能基因48742个,反映了9个微生物介导的关键生物过程。其中,碳循环相关功能基因最多,其次是氮循环和硫循环,而磷循环相关功能基因较少。各站位生物过程相关的功能基因数量和荧光信号值整体呈由远海到近海上升的趋势,即河相区的微生物功能基因较海相区与混合区普遍丰富。碳循环中参与碳固定的基因荧光信号值最高。氮循环中反硝化功能基因荧光信号值最高。总磷与硝酸盐是影响微生物功能基因多样性分布格局的重要因素。该研究有助于了解环境变化对辽河口沉积物生态系统结构和功能的影响,为研究辽河口表层沉积物微生物介导的生物地球化学循环提供科学依据。     

冲绳海槽南部热液区附近柱状沉积物中微生物的垂直分布多样性及其对环境因子的响应

近年来,海底热液环境中的微生物及其环境适应机制已经成为海洋科学研究的热点。目前,相关的研究主要集中在表层沉积物及微生物的水平分布多样性方面,而对柱状沉积物中微生物垂直分布多样性研究却很少。本文基于西太平洋冲绳海槽南部热液区附近S2站位的柱状沉积物样品,通过对其不同层位的样品进行分离培养和16S rRNA基因高通量测序,揭示了样品中可培养微生物和总体微生物的垂直群落分布特征,同时结合对样品主量元素、微量元素、碳氮含量等指标的评估和冗余分析等统计学方法,讨论了微生物群落结构及其对环境因子的响应。研究发现该位点的柱状沉积物有机质含量较为贫乏,存在两个富含Cu-Zn-Pb的层;各个层位的沉积物中微生物类群均以变形菌为主要类群,同时表层沉积物表现出更高的微生物多样性。此外研究还表明柱状沉积物中有机碳含量与其微生物的群落组成有着更为密切的关系。总之,本研究的结果和获得的菌种资源为进一步深入研究海底热液环境中微生物参与元素地球化学循环的过程提供了一定的基础。     

硫化物胁迫对海草影响的研究进展

硫酸盐的还原作用是沿海海洋沉积物中有机质厌氧矿化的主要终点过程，该过程会生产有毒的硫化物。迄今为止，在所研究的大多数海草中都发现了硫化物侵入植株组织内部的现象，而且在温带和热带区域已经发生过多起因为草床沉积物中硫化物浓度过高而导致海草大面积死亡的事件。本文综述了近三十年来硫化物胁迫对海草影响的相关研究工作，主要内容包括以下四方面：（1）硫化物对海草产生胁迫的环境条件主要有缺氧、缺铁、有机质富集以及高盐；（2）硫化物侵入海草组织的途径是由根部吸收进而转移到地下茎和叶片中，而随着时间的推移，硫化物在海草组织中最终主要以单质硫、硫酸盐以及有机硫的形式存在；（3）硫化物对海草的危害主要是通过直接破坏海草的分生组织并进一步抑制海草的光合作用发生的，对海草的生长带来严重的负面影响；（4）不同海草物种受硫化物的侵入情况不同，主要与海草物种的形态学和内部结构差异有关。最后提出三方面的展望，包括硫化物胁迫下海草组织、细胞层面的深入研究，分子应答机制的研究以及有效的海草床修复手段的探索。本文有助于全面了解海草与硫化物胁迫之间的关系，并为将来开展更深入的研究提供参考。     

海草植株移植方法的研究进展

海草是世界上最重要的初级生产者之一[1],也是海洋生态系统食物链中的重要一环[2],海草床具有非常复杂的群落结构,它为一些幼鱼和贝类提供重要栖息地及隐蔽保护场所[3],也为一些植食性鱼类、某些水鸟和一些大型动物如海龟(Chelonia my-das)、儒艮(Dugong dugon)等提供觅食场所[4-5]。同时,海草床还可以调节水体中的悬浮物、溶解氧、叶绿素、重金属和营养盐[6],减缓水流速度[7],对浅水水质的净化与底质的巩固发挥着关键作用。此外,海草通过叶片及地下茎将吸收的氮、磷及可溶性有机物等释放到周围环境及水体中,供附生生物及其他生物利用[8]。并有研究表明,海草床在维持全球碳平衡和氮平衡中也起到重要作用[9],碳的固定率几乎可以和热带雨林相比[10]。然而,自20世纪以来,受人类活动频繁加剧的影响,海草床在世界范围内呈现严重衰退趋势,有些地区的海草床甚至已完全消失[8]。据统计,全世界海草的分布面积大约有17.7×104 km2,约相当于海洋面积的0.15%[11]。然而仅1993年至2003年就有大约2.6×104 km2的海草床消失,大约减少了15%[12]。     

海草场的生态功能

海草场作为特殊的海洋生态系统之一,尽管其面积占海洋总面积的比例很小,但其具有极高的初级生产力,在地球系统碳循环中起着不可忽视的作用。海草本身还可以作为其他附着生物的附着基,进一步提高了海草场的初级生产力,并为许多海洋动物提供了适宜的食物。海草场的存在,改变了海草场内的流体动力过程,加速了悬浮颗粒的沉降,对稳定海底底质和净化水质有着积极的作用,因此被称为"生态系统工程师"。海草本身可以作为一些海洋动物的食物,同时其复杂的地下和地上结构还为一些海洋动物提供了庇护和栖息场所。而海草植物体的大部分,将最终被微生物分解利用,所产生的营养盐可以满足其它初级生产者生长所需。本文通过总结世界范围内海草场生态学研究成果,旨在阐述海草场生态系统的特征及功能,以提高人们对海草场生态功能的认识,唤起人们对海草场的重视与保护意识。     

Knowledge gaps in tropical Southeast Asian seagrass systems

Seagrasses are habitats with significant ecological and economic functions but we have limited knowledge of seagrasses in Southeast Asia, the hypothesized centre-of-origin for tropical seagrasses. There have been only 62 ISI-cited publications on the seagrasses of Southeast Asia in the last three decades and most work has been in few sites such as Northwest Luzon in the Philippines and South Sulawesi in Indonesia. Our understanding of the processes driving spatial and temporal distributions of seagrass species here has focussed primarily on backreef and estuarine seagrass meadows, with little work on forereef systems. We used Pulau Tinggi, an island off the southeast coast of Peninsular Malaysia, as an example of a subtidal forereef system. It is characterized by a community of small and fast growing species such as Halophila ovalis (mean shoot density 1454.6 ± 145.1 m⁻²) and Halodule uninervis (mean shoot density 861.7 ± 372.0 m⁻²) growing in relatively low light conditions (mean PAR 162.1 ± 35.0 μmol m⁻² s⁻¹ at 10 m depth to 405.8 ± 99.0 μmol m⁻² s⁻¹ at 3 m water depth) on sediment with low carbonate (mean 9.24 ± 1.74 percentage dry weight), organic matter (mean 2.56 ± 0.35 percentage dry weight) and silt-clay content (mean 2.28 ± 2.43 percentage dry weight). The literature reveals that there is a range of drivers operating in Southeast Asian seagrass systems and we suggest that this is because there are various types of seagrass habitats in this region, i.e. backreef, forereef and estuary, each of which has site characteristics and ecological drivers unique to it. Based on our case study of Pulau Tinggi, we suggest that seagrasses in forereef systems are more widespread in Southeast Asia than is reflected in the literature and that they are likely to be driven by recurring disturbance events such as monsoons, sediment burial and herbivory.     

Diversity and coverage of seagrass ecosystems in south-west Madagascar

Seagrass meadows provide important nursery and feeding grounds for many commercially valuable fish species. Here, we address the paucity of published information on the status of seagrasses in Madagascar by documenting the results from ecological surveys of 11 seagrass beds in Velondriake, a locally managed marine area (LMMA) in south-west Madagascar. The diversity and coverage of meadows was highest in the north of the LMMA with up to 51% coverage, and lowest in the south (26%). Overall, eight seagrass species were recorded: Cymodocea rotundata, C. serrulata, Halodule uninervis, Halophila ovalis, H. stipulacea, Syringodium isoetifolium, Thalassia hemprichii and Thalassodendron ciliatum. We discuss the natural and anthropogenic factors that may account for the observed low diversity of seagrasses in southern Velondriake, including overfishing, beach-seining, cyclones, siltation and mangrove deforestation. Based on these baseline surveys, as well as discussions with local communities, it is recommended that measures should be taken to reinforce efforts to ban beach-seines and that the role of seagrasses as carbon sinks and potential sustainable financing options through blue carbon initiatives should be investigated through further, more detailed surveys.     

荣成马山里海域海草床分布现状及其生态特征

海草床是滨海三大典型生态系统之一,具有极其重要的环境改善、资源养护和减灾防灾等生态功能,亦是全球重要的碳库。2016年8月,通过对荣成马山里海域的现场调查,发现了面积为58.26 hm2的海草床,其海草的种类为红纤维虾形草（Phyllospadix iwatensis）和丛生鳗草（Zostera caespitosa）。红纤维虾形草分布面积为54.50 hm2,占该海域海草床总面积的93.5%,分为北部和南部2个带状区域,平均茎枝密度为（368.0±18.2）shoots/m2,平均生物量（干重,下同）为（297.0±41.5）g/m2。丛生鳗草分布面积为3.76 hm2,占海草床总面积的6.5%,呈现斑块状分布,与红纤维虾形草交错而生,平均茎枝密度为（691.2±17.1）shoots/m2,平均生物量为（534.0±70.7）g/m2。马山里海域海草床主要分布在平均水深为（2.8±0.3） m的以岩礁为主的底质上。海草的生长状况存在显著的空间差异,与水温呈现显著的正相关,与水深和陆源污染物存在显著的负相关。结合历史资料,发现该海域海草床退化现象较严重,其主要威胁因素是人为干扰,主要包括渔业生产、养殖活动和陆源污染输入。建议合理规划周边海域的养殖规模和密度、加强陆源污染物管控和开展海草床生态修复工程,以期为温带海草床的有效保护和科学管理提供参考。     

中国海草的“藻”名更改

海草(Seagrasses)是地球上可完全生活在海水中的被子植物,是由陆地植物演化到适应海洋环境的高等植物。然而,高等植物海草在中国经常被冠以低等植物"藻"的名称。中国海草现有22种,隶属于4科10属,其中科名、属名和种名分别有3科、7属和16种是以"藻"命名的,易让人们把海草误以为是海藻(Seaweed),造成混乱,同时给中国海草的研究、保护和利用带来不利影响。值此"第十一次国际海草生物学研讨会"(The 11th International Seagrass Biology Workshop)首次在中国举行之际,国内众多的海草研究专家得以共聚,有机会共同探讨中国海草的"藻"名更改。经过研讨,专家们形成一致意见,建议将这些被命名为"藻"的海草统一命名为"草",以期促进我国海草研究与保护的全面推进。随着未来中国海草种类与分布的深入调查,以后新发现的海草种类名称建议也统一命名为"草"名。     

Human influence on seagrass habitat fragmentation in NW Mediterranean Sea

Habitat fragmentation in meadows of Posidonia oceanica, the most important and abundant seagrass in the Mediterranean Sea, was investigated at a region-wide spatial scale using a synthetic ecological index, the Patchiness Index (PI). We tested the hypothesis that human impacts are the major factor responsible for habitat fragmentation in P. oceanica meadows contrasting fragmentation of meadows located in “anthropized” areas with that of meadows located in areas with low anthropization and considered as virtually “natural”. We also related fragmentation of meadow with the morphodynamic state of the submerged beach (i.e. distinctive types of beach produced by the topography, the wave climate and the sediment composition) in order to investigate the influence of one natural component on the seagrass meadow seascape. Results demonstrated that fragmentation in the P. oceanica meadows is strongly influenced by the human component, being lower in natural meadows than in anthropized ones, and that it is little influenced by the morphodynamic state of the coast. The use of landscape approaches to discriminate natural disturbance from human impacts that affect seagrass meadows is thus recommended for the proper management of coastal zones.     

Integrating Indian remote sensing multi-spectral satellite and field data to estimate seagrass cover change in the Andaman and Nicobar Islands, India

Environmental resource managers and policy makers require a reliable tool to quickly assess the spatial extent of any natural resources, including seagrasses, in order to develop management plans. Even small natural or anthropogenic disturbances can cause severe changes in the distributional pattern of seagrass meadows. Satellite imageries provide a suitable means to detect and assess such changes in space and time in remote and inaccessible areas. Present study aims to understand the distribution pattern of seagrasses after the Indian Ocean Tsunami in 2004 with the help of Indian Remote Sensing satellite data and in situ ground surveys with hand held GPS. As no geospatial data bases were available for the pre-tsunami period, the changes in seagrass cover were compared with the ground estimates available in the literature and also using pre-tsunami satellite data sets. The study found severe loss of seagrasses in the northern Andaman particularly in the Interview and North reef islands and in the Nicobar group of islands including Great Nicobar and Trinket islands. The investigation revealed the presence of 2,943.38 ha of seagrass covering the entire Andaman and Nicobar islands, and that 1,619.41 ha of seagrasses had been denuded during this period. The earthquake and subsequent tsunami in 2004 was the major reason for the loss of seagrasses in these islands. The seagrass spatial map generated in the present study can be used for the development of conservation and management plans and also to restore the denuded seagrasses of this region.     

Comparison Between the Energy Flow Networks of Two Habitats in the Venice Lagoon

Abstract. The energy flows of two habitats are quantified and compared by using a trophic network model. The habitats are representative of two typical subsystems of the Venice Lagoon: the seagrass meadows, which represent a mature stage in the ecological succession of lagoon environments, and the Tapes philippinarum fishing grounds, which are subjected to mechanical clam harvesting.
The results obtained for the 'seagrass habitat'are consistent with other field studies, confirming the'key-stone'role played by phanerogams in a lagoon environment. The results for the 'Tapes habitat'show that the energy flow from the sediment to the water column is extremely important. Indeed, the high T. philippinarum biomass cannot be supported solely by the primary production of the local phytoplankton. Instead, this biomass could be supported by a supply provided by the sediment resuspension caused by intensive clam fishing. These findings suggest the presence of a positive feedback between fishing effort and T. philippinarum standing crop.