棘皮动物线粒体基因组的基因重排、分子标记及系统发生分析

棘皮动物(echinoderms)是海洋生境中所特有的无脊椎动物重要类群,本文全面比较分析了棘皮动物29个物种的线粒体全基因组。线粒体基因组主编码基因的分析结果显示,海胆纲Echinoidea和海参纲Holothuroidea物种的基因排列完全相同;海星纲Asteroidea物种之间的基因排列也完全相同,然而与海胆纲、海参纲相比,存在一个长片段的倒位。海百合纲Crinoidea的栉羽星Phanogenia gracilis和花形羽枝Florometra serratissima主编码基因的基因排列完全相同,地中海海羊齿和海百合Neogymnocrinus richeri与此相比,均存在一个蛋白质编码基因(nad4L)的易位。蛇尾纲Ophiuroidea真蛇尾目Ophiurida的3个科(阳遂足科Amphiuridae、辐蛇尾科Ophiactidae和栉蛇尾科Ophiocomidae)主编码基因的基因排列完全相同,而同属于真蛇尾目,另外一个科(真蛇尾科Ophiuridae)的白色真蛇尾Ophiura albida和灰色真蛇尾Ophiura lutkeni,与同目的前3个科相比,存在3个蛋白质编码基因(nad1、nad2和cob)的倒位。蛇尾纲蔓蛇尾目Euryalida的海盘Astrospartus mediterraneus,与真蛇尾目5个线粒体基因组相比,存在主编码基因的重排。棘皮动物线粒体单基因的变异位点特征显示,nad5、nad4和nad2基因是理想的分子标记基因。基于29个线粒体基因组的氨基酸序列,通过两种方法(邻接法和最大似然法)所构建系统发生树的拓扑结构完全一致。支持其下分的5个纲(蛇尾纲、海参纲、海胆纲、海星纲和海百合纲)均为单系群。线粒体基因组的数据支持棘皮动物动物在纲层次的亲缘关系为:(((海胆纲+海星纲)+海参纲)+蛇尾纲)+海百合纲,海百合纲作为棘皮动物中最为古老的类群,位于系统发生树的根部。基于线粒体基因组构建的系统发生树,支持所有的科均为单系群;综合系统发生树及主编码基因的基因重排分析,均支持真蛇尾目并非单系发生,真蛇尾目的有效性还值得今后深入研究。     

海水鱼类寄生虫刺激隐核虫(Cryptocaryon irritans)趋化性研究

应用本实验室建立的趋化模型对海水鱼类寄生虫刺激隐核虫(Cryptocaryon irritans)的趋化特性进行研究。结果显示, 刺激隐核虫幼虫在30min时趋化达到饱和, 在温度28℃时趋化率达到最高; 多种硬骨鱼的血清与粘液对刺激隐核虫的幼虫都有着强烈的吸引作用, 刺激隐核虫幼虫对碳水化合物、氨基酸等小分子物质没有趋化作用; 在组织匀浆液中, 刺激隐核虫幼虫对肌肉匀浆液有一定的趋化作用, 对肝、肠、胃的匀浆液都没有趋化作用; 感染后鱼类血清对刺激隐核虫的幼虫有着更加强烈的吸引作用(P<0.01); 18种中草药中的五倍子、大黄、槟榔、苦楝、虎杖、贯众等6种中药草对刺激隐核虫的幼虫有一定的驱虫作用。本文的研究结果有助于深化对刺激隐核虫致病性的认识并对“白点病”的防治有一定的参考价值。     

成山头海域潮流能资源可开发量评估

针对潮流能资源较丰富的成山头外海域,利用FVCOM数值模式,在良好模拟该海域潮流场的基础上,运用能量耗散原理,对该海域的潮流能资源可开发量进行了评估。结果表明,在转换装置的拖拽系数为0.07时,面积为27km2的成山头近岸海域的可开发潮流能资源约为17.9MW,其中大潮期间的可开发量高达37.7MW,而小潮期间则为7.3MW。在此条件下,该海域大潮期间涨急和落急时刻的流速分别减小了40%和38%,但发电装置对潮汐的影响较小,在成山头顶端的高潮潮位仅下降了4cm。     

Rainfall effect on wind waves and the turbulence beneath air-sea interface

Rainfall effects on wind waves and turbulence are investigated through the laboratory experiments in a large wind-wave tank. It is found that the wind waves are damped as a whole at low wind speeds, but are enhanced at high wind speeds. This dual effect of rain on the wind waves increases with the increase of rain rate, while the influence of rainfall-area length is not observable. At the low wind speed, the corresponding turbulence in terms of the turbulent kinetic energy （TKE） dissipation rate is significantly enhanced by rain- fall as the waves are damped severely. At the high wind speed, the augment of the TKE dissipation rate is suppressed while the wind waves are enhanced simultaneously. In the field, however, rainfall usually hin- ders the development of waves. In order to explain this contradiction of rainfall effect on waves, a possibility about energy transfer from turbulence to waves in case of the spectral peak of waves overlapping the inertial subrange of turbulence is assumed. It can be applied to interpret the damping phenomenon of gas trans- fer velocity in the laboratory experiments, and the variation of the TKE dissipation rates near sea surface compared with the law of wall.     

Heavy metal contamination in western Xiamen Bay sediments and its vicinity, China

Concentrations of selected heavy metals (Cu, Pb, Zn, Cd, Cr, Ni and Fe) in surface sediments from nine sites in western Xiamen Bay and its vicinity were studied in order to understand current metal contamination due to urbanization and economic development in Xiamen, China. The sediment samples were collected in December 2004 and July 2005 respectively in order to examine temporal variations. In this study, we found that heavy metal concentrations in surface sediments sampled in the western Xiamen Bay and adjacent Maluan Bay and Yuandang Lagoon varied from 19 to 97mg kg(-1) for Cu, 45 to 60mg kg(-1) for Pb, 65 to 223mg kg(-1) for Zn, 0.11 to 1.01mg kg(-1) for Cd, 37 to 134mg kg(-1) for Cr, 25 to 65mg kg(-1) for Ni and 3.08 to 4.81% for Fe. Although all metal concentrations in sediments meets Chinese National Standard Criteria for Marine Sediment Quality, both metal enrichment factors (EF) and geoaccumulation index (I(geo)) show that Pb contamination exists in the entire study area and contamination of other metals are also present in some locations depending on the sources, of which sewage outlets and commercial ports are the main sources of contaminants to the area. This study shows that using the sediment quality standard criteria only to assess sediments cannot properly reflect sediment contamination. A multiple approaches should be applied for the sediment quality assessment.     

超声波/声波钻头/取心器装置

目前,对宇宙中生命迹象的探索是世界各国所关注的最重要的目标之一。美国宇航局研制了由超声波或者声波驱动器驱动的一系列超声波/声波钻头/取心器（USDC）,用来进行空间探测并提取岩石、冰与土壤样品,以及进行原位分析。此设备在声波频率下,超声波压电驱动器驱动中间的自由质量块进而冲击钻头来进行采样。目前所制造的超声波钻头/取心器（USDC）装置能够取出岩心和岩屑,在未来的行星探测中,有着非常重要的优点。主要介绍USDC的优点、各装置的结构及其性能特点,以供我国月球探测工程及未来深空探测参考借鉴。     

包气带土壤组成对三氯乙烯的吸附影响研究

有机质和矿物质是包气带土壤中的主要吸附介质,其吸附特性直接影响有机污染物在环境中的迁移、转化等过程。分别采用分析纯石英砂和典型粘土矿物高岭石模拟土壤的原生矿物和粘土矿物,利用批实验的方法研究土壤中各组成部分对三氯乙烯(TCE)的吸附行为。土壤有机质的吸附行为通过全土样和矿物质的对比得出。结果表明,粘土矿物是吸附氯代烃的主要矿物质,原生矿物对氯代烃的吸附量很小;土壤有机质含量和土壤吸附量之间有很好的正相关性;土壤有机碳含量与土壤粘土矿物含量的比值是影响吸附行为的另一重要因素,比值越小,Koc值越大,土壤对TCE的亲和力就越强。由于自然界中的土壤有机质大都与矿物质形成有机质-粘土矿物结合体,据此推测有机质-矿物质结合体会影响有机质的组成和形态,从而对其吸附行为有重要作用。     

阿尔泰造山带花岗岩时空演变、构造环境及地壳生长意义——以中国阿尔泰为例

阿尔泰造山带横跨中、俄、哈、蒙四国边界,是中亚造山带主要组成部分,发育大量的花岗岩等侵入体。本文研究总结这些岩体的时空演变、成因类型和构造环境,并探讨其增生造山和地壳生长意义。依据锆石年龄,这些岩体可大致分为早中古生代的470～440Ma(中晚奥陶世)和425～360Ma(晚志留世—晚泥盆世)、晚古生代的355～318Ma(早石炭世)和290～270Ma(早二叠世)以及早中生代245～190Ma(中晚三叠世—早侏罗世)3个阶段5个期次,其中425～360Ma花岗岩可进一步细分为425～390Ma和380～360Ma两个峰期。早中古生代(470～360Ma)花岗岩体分布广泛,主要为钙碱性I型,多具不同程度变形,其中470～440Ma岩体变形极强(片麻岩体)。它们为同造山俯冲增生产物,形成于活动陆缘俯冲(470～440Ma)、继续俯冲弧后盆地伸展(420～390Ma)到聚合碰撞(380～360Ma)的过程中。早石炭世岩体发育于造山带南部,为不变形圆形状或不规则状,具典型碱性花岗岩特征,为晚(后)造山产物。早二叠世岩体主要发育于阿尔泰造山带南部,少量分布于造山带内部,多为圆形,不变形,少量变形岩体集中在额尔齐斯构造带内,成因类型以I、A型为特点,伴生有大量基性岩脉(体),显示为后造山底侵伸展环境。早中生代岩体为不变形圆形或不规则状,具有高分异I型和S型花岗岩特征,伴有稀有金属矿产,具有板内环境特点。花岗岩体同位素填图显示,阿尔泰中部块体岩体具有较低的εNd(t)值和老的Nd同位素模式年龄(1～1.3Ga),暗示存在古老地壳基底;由北向南εNd(t)值增高,模式年龄变年轻,显示陆壳向南生长,其中水平和垂向生长率分别为18%～28%和7%～8%。中生代时期阿尔泰造山带保留水平增生结构,没有发生大规模构造块体垂向叠覆。阿尔泰造山带经历了古陆缘构造演化,奥陶纪—志留纪陆缘俯冲,泥盆纪陆弧及陆缘边缘裂解、弧后盆地形成,晚泥盆世最终洋盆闭合及早石炭世各块体拼合的演化过程。该研究表明增生造山带中同样存在构造演化的阶段性;中亚增生造山作用不仅具有弧前增生,而且还存在陆缘裂解再拼合作用。     

北疆及邻区石炭-二叠纪花岗岩时空分布特征及其构造意义

北疆及邻区发育大量的花岗岩,其中石炭-二叠纪花岗岩较为突出。本文总结了该期花岗岩的时空分布特征。北疆及邻区不同构造单元石炭-二叠纪花岗岩特征不同,形成时代峰期也不一致。在阿尔泰,该期花岗岩主要集中在早二叠世(289～266Ma),晚石炭世出现一个明显的岩浆宁静期;西准噶尔可以分为早石炭世(340～320Ma)和晚石炭世—早二叠世(310～290Ma)两期,后一期较强,铝质A型花岗岩分布广泛是该地区的一个重要特征,形成时代集中在300Ma左右;东准噶尔地区石炭-二叠纪花岗岩多沿断裂带展布,岩浆活动从晚石炭世一直延续到早二叠世(320～270Ma),该地区最大的特点是发育多条碱性(A型)花岗岩带,在晚石炭世—早二叠世连续产出。西天山大致可以分为3期:早石炭世(355～345Ma)、早石炭世晚期—晚石炭世(335～305Ma)和二叠纪(300～255Ma)。早石炭世花岗岩主要集中在北天山,早二叠世花岗岩浆活动最为强烈,其中的碱性(A型)花岗岩不仅在南天山呈带状大面积分布,在北天山也有发育;东天山—北山是区内石炭-二叠纪花岗岩最为发育的地区,岩体数量多,分布面积广,锆石年龄主要集中在335～310Ma和300～270Ma,相对来说来东天山石炭纪花岗岩较多,北山二叠纪花岗岩较多。总体而言,北疆及邻区石炭-二叠纪花岗岩时代主要集中在晚石炭世—早二叠世,特别是早二叠世,整体展现出同步性,这个时期碱性岩最发育,可能揭示了不同构造背景下的伸展特点。这是整个中亚造山带及邻区大量的酸性和基性-超基性岩浆活动及暗示的伸展环境的一个缩影。     

西天山特克斯晚古生代辉长岩岩石地球化学

西天山特克斯县东北部的哈拉达拉岩体是西天山出露规模最大的层状基性-超基性侵入岩体,主要由橄长岩、橄榄辉长岩、角闪辉长岩和辉长岩组成。本文获得该辉长质岩体锆石SIMSU-Pb年龄为306.2±2.7Ma,属于晚石炭世。该岩体SiO2含量范围为44.49%～48.46%,K2O、Na2O含量低,Mg、Fe含量较高,Mg#平均值达71.4。岩体具有拉斑玄武岩系列特征,且有从低钾拉斑系列向钙碱性系列和高钾钙碱性系列演化的趋势。部分样品的MgO、Al2O3和CaO含量偏高,可能为橄榄石和斜长石的堆晶所致。岩体明显富集Rb、Ba、K、Pb、Sr等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素,La/Nb比值大于1.4,与流体交代地幔楔熔融的弧火成岩浆特征类似。岩体具有Th负异常,暗示岩浆活动过程中可能混染了下地壳成分。岩体稀土元素总量较低,轻、重稀土元素分异较弱,由于斜长石堆晶作用,部分样品具有明显的正Eu异常。区域构造演化和岩石学资料等显示西天山在晚石炭世—早二叠世大地构造格架演化发生了转变,特克斯地区处于俯冲碰撞阶段向碰撞后伸展阶段变化的过渡环境中,特克斯晚古生代辉长岩体很可能是在这种构造体制的转变过程中形成的,指示了西天山大地构造演化从弧环境下的挤压碰撞到陆内伸展环境的转变。