南海北部冷泉区深水珊瑚的发现及其特征

冷水珊瑚也称为深水珊瑚, 在生物多样性、生态资源和科研价值等方面具有重要意义。文章对采自南海北部冷泉区的冷水珊瑚骨骼碎屑进行测定, 鉴定出冷水珊瑚2个种(Crispatotrochus sp.1和Crispatotrochus sp.2), 以及4个属[Balanophyllia (Balanophyllia)、Balanophyllia (Eupsammia)、Lochmaeotrochus和Enallopsammia]。测定的冷水珊瑚的δ¹³C为-7.36‰~-1.15‰, δ¹⁸O为-1.38‰~3.67‰, 与全球冷水珊瑚碳氧同位素组成相似, 但明显不同于南海暖水珊瑚、冷泉碳酸盐岩及低温热液成因碳酸盐岩的碳氧同位素组成。     

南海北部东沙海域天然气水合物分解事件及其与海底滑塌的关系

东沙海域是南海北部一个重要的天然气水合物成藏区, 其陆坡广泛发育滑塌构造。文章对采自东沙陆坡中部973-4柱样和下部平坦区973-5柱样开展了沉积学粒度、底栖有孔虫种属特征和稳定同位素等的综合分析。研究结果表明: 两个柱样中底栖有孔虫的δ¹³C在末次冰期均出现明显负偏现象, 同时δ¹⁸O增高, 指示该时期东沙海域存在持续的天然气水合物分解事件; 末次冰消期以来, δ¹³C负偏现象逐渐消失, δ¹⁸O值降低, 可能是由于海平面上升阻止了天然气水合物分解。973-4柱样仅在末次盛冰期对应层位440~600cm段存在明显的滑塌沉积, 且该层段对应的特征底栖有孔虫Uvigerina spp.和Bulimina spp.的数量突增, 推测该区的海底滑塌可能是由于末次盛冰期海平面大幅度下降引起天然气水合物大量分解诱发所致; 973-5柱样同样记录到了海底滑塌现象, 但其滑塌沉积晚于973-4柱样的滑塌时间, 且其规模较小。     

4个代表站点的珊瑚δ18O数据对热带印度洋气候变率的反演能力分析*

珊瑚中的δ¹⁸O含量可以高精度地记录热带海洋中的气候变率及气候变化信息, 从而弥补器测观测时间长度有限的缺陷, 为反演过去长期的气候状况提供了可能。热带印度洋的气候模态通过海气相互作用影响周边区域甚至全球的气候, 具有重要的研究意义。本文对比分析了1880—1999年间热带印度洋4个站点(肯尼亚、坦桑尼亚、塞舌尔、明打威)的珊瑚δ¹⁸O数据, 研究了其对热带印度洋气候的反演情况。结果显示, 珊瑚δ¹⁸O对海表温度(sea surface temperature, SST)的长期变化趋势反演良好, 珊瑚δ¹⁸O与局地SST在季节循环中保持一致, 且在低温季节对SST的变化更为敏感。此外, 4个站点的珊瑚δ¹⁸O对印度洋海盆模态(Indian Ocean Basin Mode, IOBM)和印度洋偶极子模态(Indian Ocean Dipple Mode, IODM)有一定的表征能力, 并且δ¹⁸O记录的热带印度洋年际变率受年代际变率调制。本文的研究结果表明, 珊瑚δ¹⁸O数据对于了解古气候时期热带印度洋气候变率具有重要的指示意义, 但同时也需要综合考虑不同站点的信息来完整地反映印度洋在历史时期的气候变化情况。     

南海北部琼东南盆地浅表层沉积物的地球化学特征及对沉积环境的指示*

南海北部琼东南盆地海底存在着巨型麻坑, 现有研究多认为其形成主要与海底流体渗漏有关。目前对琼东南盆地深海沉积物地球化学特征及麻坑区的生物地球化学过程等尚不清楚。文章选取南海北部琼东南盆地C14、C19两个站位岩心样品, 进行了总硫(TS)、总碳(TC)、总有机碳(TOC)、铬还原性硫化物(CRS)及其δ³⁴S_CRS值测试, 并结合总氮/总碳(TN/TOC)比值和已发表的孔隙水中SO₄^2-浓度等进行了地球化学特征分析。研究表明: C14站位以3.91m bsf (below seafloor)为界, 上下分别存在有机质参与的硫酸盐还原反应(OSR)和甲烷厌氧氧化作用(AOM)驱动的硫酸盐还原反应(SR); 3.91m bsf以上的部位沉积物的TS、TC含量均低于3.91m bsf以下部位, 且沉积物孔隙水中SO₄^2-浓度由3.91m bsf以上的缓慢凹型减少变成3.91m bsf以下的线性减少, 说明该处成为沉积物中地球化学特征分界的明显标志; 在3.91m bsf以下, 受到甲烷渗漏的影响。C19站位沉积物中TS与TC含量由浅到深逐渐增加, 但与TN/TOC比值变化呈现几乎相反趋势, 即整个岩心以OSR为主, 并呈现出有机质早期成岩阶段的沉积现象。C14和C19两个站位柱状沉积物的δ³⁴S_CRS值变化范围分别为-50.2‰~-46.9‰和-50.1‰~-42.0‰ (V-CDT标准), 均显示出了较为偏负的硫同位素值, 表明研究区主要的生物化学过程是在相对开放体系下硫酸盐还原作用的结果, 综合说明该研究区麻坑的甲烷流体已经喷发, 目前可能处于衰退期, 甚至已经不活跃, 该结果与前人的认识基本一致。     

2016年夏季南海海盆水体颗粒物粒径分布特征*

颗粒物粒径分布(Particle Size Distribution, PSD)代表了颗粒物浓度与颗粒物粒径之间的关系, 影响着海洋生态环境和水体光学特性等。文章基于2016年夏季航次调查的生物光学剖面数据, 研究了南海海盆海域PSD的分布特征。研究发现, 幂律函数可以较好地拟合南海海盆区域的PSD, 对数空间中的实测的PSD与模拟的PSD平均决定系数高达0.95。PSD斜率(ξ)的分布范围为[1.27, 7.65], 均值为3.93±0.56。南海海盆区域表层水体的ξ均值与全球大洋表层水体的ξ均值相近, 但高于海湾等表层水体的ξ均值。ξ能较好地表征颗粒物平均粒径D_A的大小, 两者存在明显负相关关系, 即ξ值越高, D_A越小; 反之, D_A越大。通过分析T1断面的生物光学剖面数据及总体平均的PSD剖面数据, 发现PSD剖面分布特征如下: 1)表层水体的ξ值相对较高, 且D_A值相对较低, 推测可能是由于微微型藻类为主导颗粒物所致; 2) ξ值极小值层出现在次表层叶绿素浓度极大值层(Subsurface Chlorophyll Maximum Layer, SCML)中, 并伴随D_A极大值层的出现, 其原因可能是SCML中的大粒径浮游植物占比显著增加; 3)弱光层中的ξ值较SCML中的高, 但略低于表层的ξ值, 而D_A则位于表层与SCML的D_A之间, 这可能与浮游植物及其碎屑的絮凝、分解、沉降等过程相关。PSD特征影响着海水的固有光学特性, 分析发现: 由于SCML中的叶绿素浓度增加, 颗粒物散射系数(b_p(532))和颗粒物后向散射系数(b_bp(532))也相应呈现显著增加的趋势。弱光层中的平均b_p(532)与平均b_bp(532)最小。ξ与颗粒物衰减光谱斜率之间呈高分散性, Boss 等(2001b)的模型适合用于粗略估算区域性的ξ分布范围及均值。     

福建平潭近海赤潮预警模型研究*

本文分析了福建省平潭近海海域2013—2019年水文、水质及气象数据的主成分结果, 筛选出5个气象因子和4个水质因子作为输入指标, 以藻密度为输出指标, 分别演算了KNN (K-nearest neighbor)、RF (random forest)、GBRT (gradient-boosted regression Trees)以及Bagging (bootstrap aggregating)4种赤潮预警回归模型。对2013—2019年的802 组海洋监测数据归一化处理后, 随机选取80%的数据作为模型的训练样本, 剩余的20%作为模型验证数据。其中, 以风速、气温、海平面气压、叶绿素a浓度组合为输入指标时, KNN回归模型演算结果的精度较高(R²=0.624, RMSE=0.821μg·L^-1, MAE=0.836μg·L^-1)。在没有叶绿素a浓度监测指标的海域, 构建了以叶绿素a浓度为输出指标, 气温、日照、风速、AOI(apparent oxygen increase)组合为输入指标的BP神经网络赤潮模型, 该模型也具有较好的预警精度(R²=0.651, RMSE=0.062μg·L^-1, MAE=0.033μg·L^-1)。本研究结果可为平潭海域的赤潮预警研究提供参考。     

西北太平洋公海秋刀鱼碳、氮稳定同位素特征研究

秋刀鱼(Cololabis saira)广泛分布于西北太平洋海域,是我国重要的大洋性远洋作业对象之一。为研究秋刀鱼摄食以及营养生态位特征,基于2018年7～11月西北太平洋公海采集的秋刀鱼样本,分析了秋刀鱼肌肉样本的碳、氮稳定同位素特征。结果表明:(1)样本碳稳定同位素(δ¹³C)值范围在-24.60‰～-20.69‰之间,氮稳定同位素(δ¹⁵N)值范围在6.49‰～11.11‰之间,以桡足类作为基线生物,营养级范围在2.44～3.71之间。(2)雌雄样本间δ¹³C值、δ¹⁵N值、营养级均不存在显著性差异(P>0.05);雄性样本核心生态位(SEAc)和总生态位(TA)均高于雌性。(3)广义相加模型(Generalized Additive Model,GAM)显示,δ¹³C值、δ¹⁵N值和营养级值均随体长增加而增大(P<0.05);251～260 mm体长组间的SEAc高于其他体长组;聚类分析结果表明,体长小于280 mm和大于280 mm的...     

中街山列岛海域食物网结构初步研究及主要消费者潜在碳源分析

为了解中街山列岛的食物网结构特征,本研究于2020年7月在中街山列岛海域采集鱼类、虾蟹类、头足类、贝螺类和浮游动物等消费者样本,利用碳、氮稳定同位素技术,分析大型海藻、浮游植物、悬浮颗粒有机物(POM)和沉积物有机物(SOM)4种潜在碳源对消费者的贡献率以及中街山列岛海域的食物网结构和营养关系。结果表明：(1)碳源的δ¹³C值范围在-22.93‰～-9.73‰之间,δ15N值范围在1.72‰～7.68‰之间,消费者的δ¹³C值范围在-21.95‰～-12.55‰之间,δ15N值范围在4.13‰～12.92‰之间,不同碳源及不同消费者类群之间的碳、氮稳定同位素均有显著性差异(p<0.01);(2)应用SIBER模型计算中街山列岛海域的营养结构指标,与其他海域的研究结果对比发现,该海域生态系统的食源多样性更加丰富,营养级长度和生态位总空间较高;(3)应用SIAR模型计算碳源贡献率,结果表明浮游植物和POM是该海域的重要碳源,平均贡献率为29.63%和28.72%;浮游植物对浮游动物的贡献率最大为80.58%,POM对鱼类的贡献率最大为79....     

南海中西部渔场主要渔业生物碳氮稳定同位素特征

南海中西部渔场是我国南海渔业开发的重点渔场之一。为了解该海域主要渔业生物的营养关系,应用碳、氮稳定同位素技术测定了该海域主要渔业生物样品的δ~(13)C和δ~(15)N值,由此构建该海域主要渔业生物的连续营养谱。结果显示,南海中西部渔场主要渔业生物同位素比值变化幅度较大,其中鱼类的δ~(13)C和δ~(15)N值范围分别为-20.00‰～-16.51‰和7.94‰～11.81‰;头足类的δ~(13)C和δ~(15)N值范围分别为-18.84‰～-17.60‰和10.10‰～12.85‰。以浮游动物为基线生物计算各物种相应的营养级,鱼类处于2.41～3.53,头足类处于3.03～3.84,头足类的平均营养级要高于鱼类。通过对不同体长(胴长)的鸢乌贼Symplectoteuthis oualaniensis、菱鳍乌贼Thysanoteuthis rhombus、红鳍圆鲹Decapterus russelli、细鳞圆鲹Decapterus lajang和黄鳍金枪鱼Thunnus albacares的营养级进行比较分析,结果发现,随着体长(胴长)增大其营养级有相应增大的趋势。研究初步建立了南海中西部渔场主要渔业生物营养级的连续营养谱,旨在为了解该海域食物网结构提供基础资料。     

南沙群岛南科1井白云岩发育特征及铁白云石成因机制的初步研究*

南海自新生代以来发育了大量的碳酸盐岩台地和生物礁, 并普遍发生白云岩化作用, 具有广阔的油气勘探前景。文章通过开展岩相学观察、矿物学分析、常微量元素和碳氧同位素分析, 同时结合Fe组分及Fe同位素地球化学分析, 对南沙群岛南科1井白云岩的发育特征和成岩环境进行了系统研究。结果表明: 南科1井上中新统—下更新统白云岩主要形成于近地表环境中, 溶蚀孔隙发育, 残余结构明显。白云岩层中发育有多个与暴露成因有关的界面, 未发现石膏层的存在。同时, 白云岩普遍具有低Fe、Mn和Sr的特征以及与现代海水相似的REE分布模式, δ¹³C和δ¹⁸O多为正值, 但不存在相关性。整体来看, 白云岩可能形成于轻微蒸发海水的渗透回流作用, 还受到了与古气候变冷有关的海平面下降的控制。此外, 南科1井岩芯中多个层位发育铁白云石, 并且集中分布在暴露面附近。Fe组分和Fe同位素组成结果显示, 白云岩中Fe主要来源于海水中碳酸盐的沉淀, 成岩过程中基本不存在额外的陆源或热液来源的Fe混入。铁白云石主要形成于低温和浅埋藏环境中, 大气淡水对生物骨架、生物碎屑以及自生碳酸盐矿物的淋滤-溶解作用为其提供了重要的物质来源。作为生物礁体暴露地表期间的产物, 铁白云石的发育层位可能指示着低海平面时期。     

大亚湾夏季浮游群落生产代谢特征及其影响因素*

2017年8月对大亚湾海域浮游群落初级生产、群落呼吸代谢及其平衡特征进行了研究, 并分析了其潜在环境影响因素以及对沿岸生态系统功能与健康的指示作用。研究结果表明, 大亚湾夏季海水表层呈自养状态, 而底层呈异养状态, 群落总初级生产力(gross primary productivity, GPP)、呼吸代谢速率(community respiration, CR)与净生产力(net commutnitiy production, NCP)在表层分别为1335.36±910.12、597.86±403.30和737.50±608.22mg C·m^-3·d^-1; 在底层分别为43.65±37.05、216.25±147.28和-160.27±137.01mg C·m^-3·d^-1。海湾整体呈自养状态, 水柱平均NCP为233.41±248.88mg C·m^-3·d^-1; 部分沿岸水域存在异养状态。1~200μm粒级浮游生物是GPP和CR的主要贡献者。相关性分析和主成分分析显示, NCP在表层受GPP和CR共同调控, 且与浮游植物生物量和营养盐正相关; 而在底层主要受CR影响, 且与盐度正相关。大亚湾夏季群落生产代谢平衡存在明显的水平和垂向变化, NCP的区域差异与潜在波动性对该海湾生态系统稳定性及健康状况有重要的指示作用。     

基于线粒体DNA D-loop序列的黄斑篮子鱼群体遗传多样性分析

对中国华南沿海不同地理群体的黄斑篮子鱼(Siganus oramin)进行遗传多样性分析, 测定了漳州东山湾(DS)、深圳大亚湾(DY)、深圳大鹏湾(DP)、阳江沙扒湾(SB) 4个群体共计100尾黄斑篮子鱼线粒体DNA D-loop序列。结果显示: 序列长度约828bp, 包含72个变异位点, 50个单倍型, A、T、C、G含量平均为31.2%、31.1%、20.8%和16.9%; 单倍型多样性指数为0.893±0.053~0.957±0.030, 核苷酸多样性指数为0.0105±0.0031~0.0179±0.0031, 表现为高单倍型多样性而低核苷酸多样性的特点; 群体内的遗传距离0.0107~0.0184, 群体间的遗传距离0.0112~0.0172, AMOVA分析显示群体间的分子变异占0.66%, 群体内占99.34%; 中性检验结果表明Fu’s F_s检验值为显著的负值(-16.7079, p<0.01); 核苷酸不配对分布图呈单峰, 表明黄斑篮子鱼演化过程中经历过种群扩张事件, 推测扩张时间约在1.38~4.60万年前。综上, 华南沿海岸4个黄斑篮子鱼群体间不存在显著的遗传分化, 可划归一个管理单元, 而沙扒湾(SB)群体遗传多样性水平相对较高, 应优先加以保护。     

盐度对中国鲎幼鲎生长、蜕壳、Na+-K+-ATP酶活性、免疫指标和抗氧化能力的影响

人工增殖放流是恢复鲎资源最有效、最迅速的方法, 而了解和掌握环境因子对中国鲎(Tachypleus tridentatus)幼鲎生长状况的影响规律, 进而选择适宜放流的时间和海区, 是保证人工放流得以成功的关键。本文在实验室条件下, 研究了不同盐度(5‰、10‰、15‰、20‰、25‰、30‰、35‰、40‰)对中国鲎幼鲎成活率、蜕壳率、蜕壳增重率、Na⁺-K⁺-ATP酶活性、免疫酶活性、抗氧化酶活性等的影响, 探讨了不同盐度水平下中国鲎幼鲎生长、蜕壳、渗透调节能力、机体免疫力和抗氧化能力等的变化。养殖试验持续56d, 结果表明: 不同盐度对中国鲎幼鲎的成活率、蜕壳率、二龄幼鲎均重及蜕壳增重率均有显著影响(P<0.05), 且均随盐度升高呈先升高后降低的趋势; 蜕壳率和蜕壳增重率与盐度的回归分析均表明, 中国鲎幼鲎蜕壳与生长的最适盐度分别为24.10‰和24.94‰; 一龄和二龄幼鲎的Na⁺-K⁺-ATP酶活性均随盐度的升高呈先显著升高后显著降低趋势(P<0.05); 35‰和40‰盐度试验组一龄幼鲎的酸性磷酸酶(acid phosphatase, ACP)活性显著高于其他试验组, 而5‰盐度试验组一龄幼鲎的碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, AKP)活性显著低于25‰试验组(P<0.05) ; 盐度对二龄幼鲎的ACP、AKP和溶菌酶(lysozyme, LZM)活性均没有显著影响(P>0.05); 35‰和40‰试验组一龄幼鲎的过氧化氢酶(catalase, CAT)活性显著高于盐度较低试验组(P<0.05); 二龄幼鲎的谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase)活性随着盐度的升高而升高, 盐度10‰试验组显著低于30‰和40‰试验组(P<0.05)。研究结果显示盐度对中国鲎幼鲎生长、蜕壳、Na⁺-K⁺-ATP酶活性、免疫指标和抗氧化能力均有显著影响, 蜕壳最适宜的盐度在24‰~25‰左右, 盐度过高或过低都将引起幼鲎生长率和成活率降低, 渗透调节能力、免疫力和抗氧化力显著下降。     

海洋弧菌HN897 β-琼脂糖酶基因vas1-1339异源表达及活性分析

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。     

The Effect of Temporal Changes and Environmental Trophic Condition on the Isotopic Composition (ω13C and ω15N) of Atherina boyeri (Risso, 1810) and Gobius niger (L., 1758) in a Mediterranean Coastal Lagoon (Lake of Sabaudia): Implications for Food Web Structure

Abstract. ω¹³C and ω¹⁵N of organic matter sources and consumers were employed to analyse trophic differentiation between a benthic consumer, Gobius niger (L., 1758) (Pisces, Osteichthyes), and a pelagic consumer, Atherina boyeri (Risso, 1810) (Pisces, Osteichthyes) in a Mediterranean coastal lagoon (Lake of Sabaudia) in winter and summer 1999. Trophic differences between the two species throughout the two sampling periods were related to the environmental trophic condition (i. e. nutrient and phytopigment concentrations). Although these two fish have different habitats, they both exploited benthic organisms, above all in summer. When the nutrient and phytopigment concentrations were higher (summer), the most abundant benthic organisms were the main food sources for both species. In winter A. boyeri apparently shifted its feeding preferences to include zooplankton, confirming its opportunistic feeding strategy. Par-ticulate organic matter and algae seemed to play the main trophic role in the food web structure. Benthic invertebrates used both sources, while zooplankton seemed to rely exclusively on the particulate fraction. The overlapping and very depleted signatures of sedimentary and particulate organic matter highlights a strong link between sediments and water column, rarely observed in other aquatic ecosystems using stable isotopes. Such a finding further substantiates the importance of particulate organic matter as a food source in the study area.