苏北浅滩沉积物中的大型绿藻微观繁殖体的垂直分布和物种多样性

本研究通过在2017年秋冬季组织实施的2个绿潮种源调查航次,研究苏北浅滩紫菜养殖区沉积物中的大型绿藻微观繁殖体的垂直分布和物种多样性。对沉积物中的微观繁殖体的定量实验结果表明:表层泥样中绿藻微观繁殖体的丰度最高,随着深度的增加迅速降低。在9月份表层沉积物中丰度为9±2ind./g,而在11月份表层丰度达到98±25ind./g;与9月份相比, 11月份浅滩沉积物中绿藻繁殖体数量呈现出显著升高的趋势。通过对51个绿藻样品的分子鉴定发现:沉积物中存在石莼属(Ulva)、尾孢藻属(Urospora)、盘苔属(Blidingia)等大型绿藻的微观繁殖体;数量占优是石莼属繁殖体,主要包括曲浒苔(Ulva flexuosa)、浒苔(Ulva prolifera)、扁浒苔(Ulva compressa)、缘管浒苔(Ulva linza);其中曲浒苔占据的比例最高,在9和11月份分别达到80.94%和73.33%。在2个调查航次中,都从沉积物中发现了绿潮浒苔的微观繁殖体,这些微观繁殖体是绿潮浒苔在苏北浅滩种源维持的重要方式和关键阶段,也构成了黄海浒苔绿潮连年暴发的"种子库"。     

江苏－山东沿岸大型绿藻微观繁殖体时空分布特征研究

为研究暴发浒苔绿潮的黄海近岸水体中大型绿藻微观繁殖体时空分布和种群演替，以及绿潮对海域繁殖体群落结构的影响，本研究在江苏－山东沿岸设置4个站位，开展周年取样调查研究。通过室内培养和分子检测结合的方法，共鉴定出6种大型绿藻:缘管浒苔(Ulva linza)、浒苔(U. prolifera)、扁浒苔(U. compressa)、孔石莼(U. pertusa)、未命名种(Ulva sp.) 和盘苔(Blidingia sp.)。定量研究结果表明，各站位微观繁殖体丰度和种类组成具有明显时空变化特征，苏北浅滩与青岛近岸周年绿藻微观繁殖体丰度明显高于连云港燕尾港和日照岚山港站位；各站位丰度呈双峰型波动，春季到初夏达最高，秋季为次高峰，其他季节丰度较低。群落结构组成研究表明，苏北浅滩周年存在较高丰度的浒苔微观繁殖体(平均为77株/L)，其中造成黄海大规模绿潮的“漂浮生态型”浒苔占绝对优势，年均占浒苔微观繁殖体总数的75.7%；青岛近岸微观繁殖体种类组成波动显著，在夏季大规模浒苔绿潮到达时，优势种从缘管浒苔转变成浒苔，其中，“漂浮生态型”浒苔微观繁殖体数量急剧上升，并在绿潮消退时快速消失。对比研究显示，苏北浅滩海域是浒苔微观繁殖体“栖息地”，对维持浒苔种群、造成绿潮连年暴发具有重要作用；青岛近岸微观繁殖体群落受到大规模漂浮浒苔的季节性扰动，其组成结构在绿潮暴发期发生显著变化。     

中国苏北浅滩海域定生海藻繁殖体的来源

自2007年以来，黄海海域已连续爆发大规模浒苔绿潮并造成了严重的经济损失。在苏北浅滩条斑紫菜养殖筏架上的定生浒苔被认为是漂浮绿潮藻的主要来源。然而，现阶段对筏架定生绿藻的种源基础并不清楚。因此，在本研究中，我们通过现场调查结合室内试验来揭示了筏架定生绿藻的繁殖体源。同时，为了对黄海大规模绿潮进行防控，我们对防止绿藻在紫菜养殖筏架的附着做了相关研究。结果表明，（1）包括浒苔、缘管浒苔、扁浒苔、曲浒苔以及盘苔这五种海藻的微观繁殖体共同存在于苏北浅滩海域的水体及沉积物中，而且在不同时期它们的比例变化明显。（2）经过去皮处理后的毛竹可明显抑制浒苔微观繁殖体的附着。通过本研究，我们明确分布于苏北浅滩海域的绿藻微观繁殖体是黄海大规模绿潮的种源基础。同时，我们为从源头防控黄海大规模绿潮的发生提供了一个可行的手段。     

漂浮浒苔藻体健康评价及其在青岛近岸海域绿潮监测中的应用

我国黄海绿潮是目前世界上发生规模最大的绿潮灾害。浒苔(Ulva prolifera)由于其独特的生物学特性,在与其他海藻竞争中占据明显优势,导致暴发性生长从而形成浒苔绿潮。目前迫切需要验证并完善有效可行的漂浮浒苔藻体健康评价体系,来判断其生长状态、健康状况及增殖潜力。文章研究了黄海青岛海域漂浮绿潮藻浒苔光合作用的基本特性,并评价了其健康状况的等级。根据藻体状态对应其颜色和最大光量子产量(Fv/Fm)的差异,对2016年6—7月青岛近岸海域的漂浮浒苔藻体健康状态等级进行了测定和评价,发现各采样站位的浒苔藻体处于以下3个不同等级:Ⅱ级亚健康藻体,其Fv/Fm最高出现在站位L24,仅为0.66;Ⅲ级半健康藻体,其Fv/Fm最高出现在L2,为0.59;Ⅳ级衰老藻体,其Fv/Fm最高出现在L1,仅为0.40。其中,6月各采样站位主要以Ⅲ级和Ⅳ级藻体为主;而7月各站位主要以Ⅳ级藻体为主。结果表明,漂浮至青岛海域的绿潮藻浒苔大多状态较差,趋于衰亡,不能健康存活。研究处于不同时期漂浮浒苔藻体的光合生理参数,筛选合适的评价指标,并试用于绿潮监测和评价业务化工作中,对于今后确立黄海漂浮浒苔藻体健康评价方法以及预测绿潮发展趋势具有重要意义。     

扁浒苔PCR 快速检测方法研究

扁浒苔(Ulva compressa)能够导致绿潮灾害,对其开展快速检测技术研究是预防和控制其危害的重要技术手段。根据石莼属不同种类核糖体基因转录间隔区域(ITS)的序列设计了一对检测扁浒苔的特异性引物,并对其反应条件和体系进行了优化。PCR特异性检测结果表明,供试扁浒苔均扩增出与预期大小相一致的330 bp产物,而对缘管浒苔(Ulva linza)、浒苔(U.prolifera)、曲浒苔(U.flexuosae)、孔石莼(U.pertusa)的检测结果全为阴性。PCR灵敏度试验表明,该PCR体系最低可以检测到10 pg的扁浒苔DNA模板。本快速检测方法为扁浒苔的早期识别与有效治理提供了科学依据,对相关扁浒苔产业和生态学等研究也具有一定参考意义。     

黄海浒苔绿潮及其溯源研究进展

2007-2012年,黄海连续6a暴发了大规模绿潮。分析了过去5a国内外对黄海绿潮以及绿潮形成种浒苔的研究进展,并总结了对黄海绿潮浒苔溯源的主要观点。结合国内外对绿潮浒苔生物学研究结果,深入分析了大规模黄海绿潮暴发的关键要素(绿潮形成种、近海海水富营养化和其它海洋环境因子)以及生物生态学机制,根据已知的结果推演黄海绿潮全年发生发展过程。据此,认为黄海绿潮大暴发与江苏省近岸海域海水富营养化密切相关,辐射沙洲的浒苔微观繁殖体(孢子、配子及其不同发育程度的显微个体)在绿潮暴发过程中扮演重要角色。     

苏北浅滩筏架附生绿藻群落结构变化及与环境因子的相关性探究

苏北浅滩是研究浒苔绿潮早期形成机制的重要区域,该区域紫菜养殖筏架上附生绿藻的群落结构变化对浒苔绿潮的发生具有重要影响,环境因素在其中发挥了重要作用。为了探明导致苏北浅滩绿藻群落结构变化的主要环境因素,本文通过分子生物学和种群生态学方法对筏架附生绿藻群落结构进行了研究,结果表明:(1)苏北浅滩筏架附生绿藻群落主要由浒苔(Ulva prolifera)、盘苔(Blidingia sp.)、缘管浒苔(Ulva linza)、曲浒苔(Ulva flexuosa)和其他绿藻5个类群构成;(2)绿藻群落具有明显的演替现象,环境温度是导致绿藻群落结构变化的关键环境因素,适低温性的绿藻逐渐被浒苔等适应较高温度的绿藻取代;(3)浒苔的生物量从3月的1.65 g/m增加到了5月的31.78 g/m,所占比例也从低于5%达到接近40%,生物量的大量积累为绿潮早期漂浮斑块的形成提供了物质基础。本文研究结果为黄海绿潮的早期预警和防控提供了生态学依据。     

2013年春季苏北浅滩紫菜养殖区绿藻和微观繁殖体的分布现状

为了揭示苏北浅滩紫菜养殖区附着绿藻和绿藻微观繁殖体的分布现状,从2013年三月到五月份对苏北浅滩紫菜养殖区及附近海域进行航次调查。结果表明, 绿藻微观繁殖体在水体和沉积物中广泛分布,水体中的平均值为267株/L,沉积物中的平均值为43株/g。调查期间,紫菜养殖区筏架上附着绿藻的生物量持续增长。在紫菜筏架上发现有浒苔,缘管浒苔,盒管藻三种绿藻,其优势种为盒管藻,其次是浒苔。研究表明,绿潮发生早期在苏北浅滩海域存在绿藻微观繁殖体和附着绿藻,这将为中国绿潮治理提供理论支撑。     

南黄海及长江口附近海域绿潮暴发前期微观繁殖体的动态变化

基于2011年3至5月对南黄海及长江口附近海域的水体与沉积物样品采集及实验室萌发培养实验,分析了绿潮暴发前期该海域微观繁殖体的时空分布特征。结果表明,在调查期间,南黄海水体中微观繁殖体空间分布趋势表现为近岸高远岸低,高值区主要集中在紫菜筏架养殖区附近海域,在122°30'E以东区域未发现有微观繁殖体存在。3,4,5月份该区域海水中平均微观繁殖体数分别为144 ,164和140株/dm3,最大值分别为278,426,和537株/dm3;南黄海沉积物中微观繁殖体数量分布范围介于19~127株/层,表层微观繁殖体数高于底层。长江口以北靠近江苏近岸区域有微观繁殖体存在,数量介于1~10株/dm3,31°N以南区域和河口内未发现有繁殖体分布,由此可排除黄海浒苔等绿藻微观繁殖体由长江水携带入海或来源于长江口南部海域。在春季绿潮暴发前开展该海域微观繁殖体的研究,可为查明绿潮发源地及早期发生发展过程提供基础资料,为预测和预警绿潮发生提供科技支撑。     

2009-2010年黄海绿潮起源与发生过程调查研究

绿潮是我国近海一种新型的海洋生态灾害,自2007年以来,每年5-7月在黄海海域周期性暴发与消亡,给沿海地区造成不同的环境影响和经济损失。本文基于2009-2010年黄海绿潮潜在起源区和绿潮发生过程的海上连续跟踪观测资料,对黄海浒苔绿潮的起源和发生发展过程进行了分析。结果表明,2009年和2010年黄海漂浮绿潮藻均首先发现于江苏南通小洋口外的太阳岛附近,随后,在小洋口至大丰港的近岸海域逐渐出现漂浮绿藻,并随时间逐渐向北漂移,分布面积和生物量均不断增大。不同年份间,黄海浒苔绿潮具有相似的发生发展过程,主要可以分为绿潮藻漂浮发生阶段、绿潮藻聚集阶段以及规模性绿潮形成阶段;但绿潮的发生时间、发生规模和漂移路径有所差异;2009年绿潮漂移线路为逐渐远离海岸线,而2010年绿潮藻的漂移路径基本为平行于海岸线;温度升高与绿潮暴发具有明显相关性。     

南黄海及长江口附近海域绿潮暴发前期微观繁殖体的动态变化

基于2011年3至5月对南黄海及长江口附近海域的水体与沉积物样品采集及实验室萌发培养实验,分析了绿潮暴发前期该海域微观繁殖体的时空分布特征。结果表明,在调查期间,南黄海水体中微观繁殖体空间分布趋势表现为近岸高远岸低,高值区主要集中在紫菜筏架养殖区附近海域,在122°30'E以东区域未发现有微观繁殖体存在。3,4,5月份该区域海水中平均微观繁殖体数分别为144 ,164和140株/dm³,最大值分别为278,426,和537株/dm³;南黄海沉积物中微观繁殖体数量分布范围介于19~127株/层,表层微观繁殖体数高于底层。长江口以北靠近江苏近岸区域有微观繁殖体存在,数量介于1~10株/dm³,31°N以南区域和河口内未发现有繁殖体分布,由此可排除黄海浒苔等绿藻微观繁殖体由长江水携带入海或来源于长江口南部海域。在春季绿潮暴发前开展该海域微观繁殖体的研究,可为查明绿潮发源地及早期发生发展过程提供基础资料,为预测和预警绿潮发生提供科技支撑。     

2018年南黄海浒苔绿潮发展规律及氮组分的作用探究

根据2018年南黄海漂浮态浒苔(Ulva prolifera)绿潮规模卫星监测数据以及春、夏季(4月和7月，绿潮前后)水文环境要素和氮营养盐等数据，对2018年绿潮发展规律及不同氮组分在其中的作用进行分析。结果表明:浒苔于4月25日在江苏南通近海首次发现，随后其向北漂移增殖扩展在6月29日达到最大规模，8月中旬消失。绿潮漂移区域集中在122°E以西近海并呈现两个明显的发展阶段:35°N以南江苏近海绿潮快速增殖阶段和35°N以北山东半岛外海域绿潮聚积衰退阶段。各氮营养盐组分受径流输入、冷水团以及生物活动等因素影响，呈现明显的区域和季节特征。不同绿潮阶段受氮营养盐影响不同，绿潮快速增殖阶段，丰富的氮营养盐(总溶解氮(TDN)>20 μmol/L和溶解无机氮(DIN)>20 μmol/L)是浒苔藻快速繁殖生长的物质基础，此阶段为整个绿潮发展提供了主要的氮支撑且以DIN为主要形态。绿潮聚积衰退阶段，较低的可利用氮(DIN<2 μmol/L和尿素(urea-N)<1.5 μmol/L)不利于浒苔藻持续繁殖生长，此阶段内有机氮(如urea-N)在绿潮后期的氮支撑中起到重要作用。     

南黄海浒苔漂移轨迹年际变化规律及驱动因素

综合利用环境卫星(HJ-1A/1B)CCD影像与MODIS影像,对2011-2017年南黄海海域浒苔信息进行了提取,并结合QuickSCAT海风数据以及ESRL海温数据对浒苔生长及漂移路径的影响进行了分析。结果表明:(1)7年中利用遥感手段最初发现浒苔的日期为5月份,初始发现位置多集中在江苏省盐城市附近海域,且近7年浒苔漂移方向整体上向北,进入山东半岛海域。其中,浒苔中心点距离青岛海域最远约115km(2015年6月21日),最近约9.6km(2012年7月11日)。(2)浒苔中心点漂移方位年际差异较大,整体上浒苔漂移路径方向与海面风风向高度一致。(3)SST是浒苔暴发的关键环境因子,南黄海海域5—8月份SST逐月升高为浒苔生消过程提供了环境条件。     

盐度对浒苔(Ulva prolifera)微观繁殖体萌发生长及藻体繁殖的影响

黄海绿潮起源于苏北浅滩,每年夏天漂移到青岛沿岸泛滥成灾,对生态环境造成严重破坏。苏北浅滩受沿岸径流输入影响,盐度变化范围大,青岛海域盐度较稳定,稍高于苏北浅滩。盐度对浒苔微观繁殖体萌发、藻体生长及繁殖过程具有重要作用,通过室内连续受控实验,系统研究了固定盐度(5、10、15、20、25、30、33、35)和变化盐度(盐度逐渐降低)对浒苔微观繁殖体固着、萌发、藻体生长和繁殖不同阶段的影响,主要结论如下:固着阶段,盐度5不利于浒苔微观繁殖体的固着,盐度10～35对微观繁殖体固着的影响不显著,相同盐度下,孢子的固着量显著高于配子。萌发阶段,不同盐度(5～35)及不同盐度变化形式对微观繁殖体(孢子和配子)的萌发没有显著影响,孢子的萌发速度快于配子,最终均能完全萌发。生长阶段,低盐(5～15)不利于浒苔幼苗的生长。繁殖阶段,当盐度≤10时,浒苔不进行生殖活动;盐度15～35范围内,浒苔可以产生微观繁殖体,完成一个完整的生活史;在绿潮形成过程中,孢子的生殖策略为K对策,配子的生殖策略为R对策。上述结论表明,在苏北浅滩和青岛海域,盐度不是限制浒苔发生发展及繁殖过程的关键环境因子,明确了盐度在绿潮发生...     

黄海浒苔漂移输运模式的建立与应用

本文利用NCEPGFS预报风场和中国近海高分辨率三维MASNUM海浪-潮流-环流耦合海洋数值预报系统的预报数据,建立黄海浒苔漂移输运模式,用于黄海浒苔溯源和漂移输运数值模拟研究。使用2009年5月份黄海表层漂流浮标数据和2012年MODIS卫星遥感浒苔漂移分布资料对所建立的漂移输运模式进行验证,结果表明所建立的模式能够有效的模拟出浒苔暴发区漂流浮标运动状况,并能够有效地模拟出2012年浒苔漂移输运过程。最后运用所建立的模式开展2008年和2010年浒苔漂移输运过程,模拟结果与文献报道的卫星观测结果一致。模拟结果表明,受海洋表层流影响两年浒苔特征显著不同:2010年浒苔影响海域明显小于2008年,且2010年浒苔主体没有大规模在青岛近岸堆积。     

黄海绿潮研究:回顾与展望

自2007年以来,南黄海海域连年发生大规模绿潮(green tides),至2018年已连续12年出现。大规模绿潮对南黄海西部沿海一线的景观、环境和养殖业造成了严重破坏,已经成为黄海海域一类常态化的生态灾害问题。每年夏季,苏、鲁沿海一线地方政府都要投入大量人力物力,对海滩上堆积的绿藻进行收集和处理。针对绿潮问题,我国政府组织相关学者,围绕绿潮起源、成因、危害、监测和防控进行了大量调查和研究工作。经过多年研究,在黄海绿潮原因种及其鉴定方法、黄海绿潮起源地与早期发展过程、影响黄海绿潮的关键因素等方面已经有了比较系统、深入的认识,确认了黄海绿潮的原因种为浒苔(Ulva prolifera),发现黄海绿潮主要起源于南黄海西部的苏北浅滩海域,基本阐明了浅滩区绿潮早期发展的关键过程。浒苔自身的生物学特性、苏北浅滩独特的海域环境特征,以及浅滩区的养殖活动是影响黄海绿潮形成的关键要素。但是,在绿潮原因种浒苔的最初来源、绿潮的生态效应,绿潮演变趋势以及绿潮防控对策等方面仍需进一步开展研究工作。为验证黄海绿潮成因方面的科学认识,对绿潮防控工作提供思路和技术保障,青岛海洋科学与技术国家实验室设立了鳌山科技创新计划项目"近海生态灾害发生机理与防控策略",将黄海绿潮作为一项重要生态灾害问题开展研究,旨在进一步阐明绿潮成因,为绿潮防控提供坚实的科学依据。     

2012年秋季江苏南部紫菜养殖区绿藻微观繁殖体现状

为了探讨绿藻微观繁殖体在江苏紫菜养殖区的分布及其种类组成,分析其在绿潮形成发展过程中的作用,于2012年秋季对江苏近岸紫菜养殖区及附近海域进行水体和养殖区内沉积物、绠绳和养殖竹片的绿藻微观繁殖体调查研究。通过实验室培养萌发实验的方法确定了繁殖体在水体、沉积物、绠绳和养殖竹片上的数量,并对培养出的绿藻幼苗进行RFLP分析,确定其属种。结果表明,水体中微观繁殖体数量介于12~648株/L,高值区主要集中在紫菜养殖区站位,其中最高值出现在泥螺沙(NLS)站位。并且,小洋口(XYK)、高泥(GN)、泥螺沙(NLS)3个站位的水体、沉积物、绠绳和养殖竹片上均有绿藻繁殖体固着,其平均值分别为374株/L、7.9株/g、3.6和12.8株/cm2。通过分子检测发现,通过繁殖体培养萌发的绿藻种类主要存在浒苔(Ulva prolifera),缘管浒苔(Ulva linza)和Ulva sp.1 3种,其所占的比例分别是46%、14%和40%。因此,调查海域广泛存在绿藻微观繁殖体,其分布趋势呈现近岸高外海低,由养殖区向外扩散的趋势。江苏南部紫菜养殖区是繁殖体存在的一个重要源头。通过研究繁殖体在苏北浅滩的分布现状及种类组成情况,为该区域的绿潮溯源研究提供有力的支持。     

秦皇岛近岸海域绿藻微观繁殖体的分布以及在绿潮形成中的作用

2015年以来，秦皇岛近岸海域暴发了绿潮，对北戴河旅游区的环境和生态系统造成了严重影响。绿藻微观繁殖体在绿潮的形成过程中起到重要作用，主要包括孢子、配子、幼苗和营养片段。绿藻微观繁殖体作为绿潮的“种源”，其分布规律可以反映绿潮的“藻源”位置。本研究于2016年4-9月和2017年1月对秦皇岛近岸海域绿藻微观繁殖体的调查，探究了其分布规律以及生物量变化。结果显示，绿藻微观繁殖体主要分布在近岸海域，由近岸向远岸海域逐渐降低。绿藻微观繁殖体的数量在7、8月份最高，在冬季最低。受绿潮影响严重的海域微观繁殖体数量高于其它海域。秦皇岛近岸海域的绿藻微观繁殖体为该海域绿潮的种源，其分布规律表明秦皇岛近岸海域绿潮起源于本地。     

苏北沿岸流对浒苔暴发及漂移过程的影响

根据2009年5月的温度、盐度和溶解氧观测数据,应用"对应分析法"对水团的分布范围和特性进行了分析,并探讨了苏北沿岸流对浒苔(Enteromorpha prolifera)暴发及漂移过程的影响。结果表明,春季苏北沿岸流向东南流动过程中,可以将海水中悬浮的浒苔繁殖体向南输运至长江冲淡水与苏北沿岸流交汇处,此处的浒苔繁殖体在适宜的条件下生长繁殖。在夏季风的作用下,长江口北部的浒苔与苏北沿岸海域的浒苔,随表层海流向北漂移,在地球偏转力作用下,漂移路径不断向右偏转,并最终在山东半岛南部海域聚集堆积。苏北沿岸流在浒苔暴发初期将繁殖体输送到条件适宜的生长区,并对浒苔向北漂移起到了重要作用。长江冲淡水向北扩展范围的增大对于浒苔的生长和繁殖起到了促进作用。查明浒苔扩散路径及输运机制不仅具有重要环境意义,而且对深入了解沿岸和河口区泥沙及污染物的扩散和输运机制具有指示作用。     

温度对沉积物中绿藻微观繁殖体萌发的影响

对黄海浒苔绿潮的研究表明,苏北浅滩及其附近海域是每次绿潮早期发展的重要区域,石莼目绿藻微观繁殖体在该水域大量存在。为研究海水温度对其萌发和生长的影响,我们利用2012-10在江苏近岸如东紫菜养殖区采集的沉积物样品,在实验室进行不同温度梯度条件(5,10,15,20,25和30℃)绿藻微观繁殖体的培养实验,并通过PCR-RFLP方法鉴定繁殖体幼苗的种类,分析温度对不同种绿藻微观繁殖体萌发的影响。结果表明:5℃的低温条件下,繁殖体均不能萌发。10~30℃,随温度的升高繁殖体萌发数量呈先增加后降低的趋势。15和20℃时,萌发数量出现高值,分别平均为17.0和15.8株/g。在研究区域沉积物中绿藻微观繁殖体萌发种类有浒苔、缘管浒苔、盘苔和Ulvasp.1,其萌发数量的平均值分别为13.7,6.0,2.0和15.4株/g。其中,浒苔萌发数量随温度的升高先升高后降低,在15℃时达到最高值为31.2株/g。缘管浒苔在10~20℃萌发数量相对较高,25℃时极低(仅为1.6株/g),而5和30℃时都未能萌发;Ulva sp.1在10~30℃数量变化不明显,一直保持较高值在15.0株/g左右;盘苔萌发数量一直较低,在各温度下均小于3.0株/g。据估算,在苏北浅滩紫菜养殖区(约200km2)表层沉积物中约有9.8×1013株微观繁殖体,形成一个巨大的"种子库",这将为黄海浒苔绿潮溯源提供数据支撑。