黄海浒苔绿潮研究进展

绿潮是世界性的海洋生态环境问题。自2007年以来,浒苔绿潮已肆虐黄海近岸海域达10年之久,造成了巨大经济损失和严重社会影响,成为近年来我国海洋生态学研究的焦点之一。目前,国内外学者围绕黄海绿潮起源与发生原因已经开展了一系列的研究,取得了一定的科学认知。本文综述了关于黄海绿潮起源与发生过程、浒苔的关键生物学特征以及绿潮暴发的环境驱动机制等方面的主要研究进展,分析了目前绿潮发生机制研究中未解决的科学问题和绿潮减灾防灾技术上的不足,并提出了研究展望。同时,对近期启动的国家重点研发计划重点专项"浒苔绿潮形成机理与综合防控技术研究及应用"的研究内容与预期目标进行了简要介绍。     

2008年黄海浒苔绿潮ISSR标记溯源分析

利用简单序列重复区间扩增多态性标记(ISSR),对2008年绿潮暴发期间我国黄海近海漂浮浒苔样品,以及青岛、大丰和温州等地对虾养殖池塘的浒苔样品进行种群间亲缘关系分析.结果表明青岛海域的漂浮绿潮浒苔与南黄海海域的漂浮绿潮浒苔遗传相似度达到0.95,应属于同一个种;此外沿海养殖池塘间尽管存在地理间隔,ISSR标记分析表明...     

黄海绿潮浒苔漂浮生态型的发现与启示

黄海绿潮已经成为常态化发生的海洋生态灾害。遗传分析结果表明,黄海绿潮藻主体由浒苔(Ulva prolifera)的单一群体构成。基于其特殊的基因型、表型,及其占据的独特生态位与生活方式,将其命名为"漂浮生态型"(floating ecotype)。浒苔漂浮生态型的发现,为黄海绿潮关键生态学过程的量化表征提供了重要抓手。基于SCAR特异分子标记的示踪研究表明,在绿潮早期浒苔入海阶段,苏北浅滩紫菜筏架发挥了重要作用;在海上暴发漂移阶段,漂浮生态型在漂浮藻中具有极高的优势度。上述发现提示,黄海绿潮存在重要的生物学成因,应加强针对漂浮生态型适应性特征及其遗传基础的比较研究。鉴于漂浮生态型在山东半岛南岸已零星定殖,提出应关注由于种源北侵和紫菜栽培产业北移带来的潜在风险。上述科学认识对于深刻理解黄海绿潮的成因与发生机制、建立可行的灾害防控措施、科学预测黄海绿潮的演变趋势具有重要意义。     

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。     

2008年黄海浒苔绿潮爆发区营养盐浓度化及分布特征

根据2008年7月22-26日和8月5-14日2个航次对黄海浒苔绿潮爆发区的调查数据,研究了调查海域营养盐的浓度变化和分布特征.结果表明,第2航次NH4-N的平均浓度为0.34 μmol/L,低于第J航次,第2航次NO3-N、PO4-P和SiO3-Si的平均浓度分别为4.63 μmol/L、0.39 μmol/L和6....     

黄海浒苔绿潮防灾减灾现状与早期防控展望

截至2019年,浒苔绿潮连续12年大规模暴发,对近海生态系统、沿岸环境与社会经济造成严重影响,已经成为黄海最严重的生态环境问题。本文总结了黄海浒苔绿潮防灾减灾现状与成效,分析了存在的问题,然后基于对该绿潮起源与成因的认识,将其早期分为3个关键过程,即浒苔微观繁殖体在养殖设施上的着生与生长过程,定生浒苔脱离附着基形成漂浮浒苔过程,浅滩漂浮浒苔进入深水区形成大面积绿潮过程。最后分别从加强新材料与技术研发防控绿藻着生、强化养殖设施回收管理严控定生绿藻落滩、浅滩汇聚通道拦截打捞等3种途径提出了早期防控措施建议,以期为黄海浒苔绿潮的源头防控提供科学依据。     

2009年黄海绿潮浒苔爆发与漂移的水文气象环境

2008年和2009年,黄海中西部局部海区均出现绿潮浒苔,但由于绿潮爆发时间不同和漂移路径不同,造成的影响大不相同。本文利用EOS卫星的多通道资料,采用通道合成的方法,给出了绿潮浒苔的分布和移动情况。利用卫星遥感的海面风场、降水、云中液态水含量、海表面温度(SST)、POM模式模拟的海流等资料,分析了2009年绿潮浒苔期间的水文气象条件、以及浒苔聚集和定向移动的原因,并与2008年的情况进行了对比。结果表明,前期降水的明显增多与绿潮爆发有密切关系,降水过后海水中营养盐类充足,而且降水后黄海上空降水和云中液态水含量偏少,日照比较充足,光合作用强,有利于海上浒苔迅速繁殖。2009年黄海西部降水明显增多的时间较2008年晚15 d左右,是2009年绿潮浒苔爆发比2008年晚15 d左右的重要原因。风力是浒苔在海洋中移动的主要强迫力,强劲持续的的东风或者东南风是导致2008年浒苔在青岛沿海登陆的主要外界强迫力,而2009年西南风使浒苔向东北方向漂移。SST变化对浒苔爆发的影响不显著。定量分析表明,浒苔密集区的移动更倾向于与盛行风向一致,向下风方偏右5~40(°)方向漂移,浒苔密集区的移速与海流速度更加一致,约为海流速度大小的0.8倍。     

浒苔绿潮消亡腐败过程中的营养盐释放及其对近海环境的影响

为探讨浒苔绿潮消亡腐败过程中的营养盐释放规律以及浒苔绿潮聚积腐烂对海水水质的影响,在室外模拟近岸浒苔绿潮聚积腐烂过程,并于2018年6月在浒苔绿潮靠岸前开始对主要浒苔绿潮聚积地(鳌山湾、鳌山湾口的海参池、石老人海域)进行观测,实时记录浒苔腐烂状况及对周边环境的影响。模拟实验结果表明:各形态氮、磷营养盐在浒苔腐烂分解过程中升高明显,且以溶解有机态、颗粒态为主。其中生物量为5 g/L实验组溶解有机氮(Dissolved Organic Nitrogen,DON)、颗粒态氮(Particulate Nitrogen, PN)、溶解有机磷(Dissolved Organic Phosphorus, DOP)、颗粒态磷(Particulate Phosphorus,PP)的浓度在浒苔腐烂分解过程中达本底浓度的5～10倍以上。现场调查结果显示,随着浒苔绿潮在青岛近岸聚积,各调查站点的溶解无机氮(Dissolved Inorganic Nitrogen,DIN)、DON、DOP受浒苔绿潮吸收影响均降至最低值,后随着浒苔绿潮腐烂逐渐上升,水质恶化。其中鳌山湾受浒苔绿潮腐烂影响最为严重,在调查期间水体甚...     

面向国产高分辨率卫星的浒苔绿潮遥感监测算法对比

利用高空间分辨率卫星影像准确监测浒苔绿潮对灾害早期发现、动态跟踪以及沿岸防御具有重要应用价值。目前面向高分辨率遥感影像已有多种浒苔提取方法,但不同遥感算法受到海水背景(浑浊和清澈海水)和外界观测环境(如云层、太阳耀斑、观测几何条件)等干扰,其监测效果可能受到不同程度影响。为此,以国产高分辨率GF-WFV和HJ-CCD影像为例,充分对比了归一化差值植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、漂浮藻类高度虚拟基线指数(virtual baseline floating macroalgae height,VB-FAH)和绿度指数(tasseled cap greenness,TCG)在常见多种环境背景下提取浒苔的优势和不足。研究结果表明:在清澈海水、浑浊海水和弱太阳耀斑背景下,NDVI、VB-FAH和TCG三种算法均有较好的浒苔识别能力,其精度评价指标F1-score和总体分类精度(overall accuracy, OA)分别超过95.6%和95.2%。对于几何观测条件,VB-FAH和TCG算法对观测几何角度的变化不敏感并表现较高的稳定性,要优于NDVI方法。在云层覆盖和强太阳耀斑背景下,TCG算法的浒苔判识能力最好,并可有效排除云覆盖和强太阳耀斑的干扰,其精度评价指标F1-score和OA分别超过95.2%和95.0%。     

浒苔(Enteromorpha prolifera)生活史的初步研究

通过实验室培养实验,全面地观察描述了浒苔生活史各个阶段的发育情况。雌雄异体的配子体成熟后,放散双鞭毛的配子,雌雄配子结合成合子进而发育成孢子体,配子也可以进行单性生殖发育成膜状的配子体。孢子体成熟放散四鞭毛的游孢子,游孢子固着后,可直接发育成配子体。其生活史是单倍体的配子体与二倍体的孢子体相互交替的同形世代交替。雌雄配子具有正趋光性,易大量聚集,结合后同游孢子一样都呈负趋光性。     

日照近岸海域浒苔暴发区浮游植物调查研究

2016年5月和8月浒苔暴发前后,分别对日照近岸海域浒苔暴发区进行了两个航次的浮游植物断面调查。两个航次中,硅藻都占据了调查海域浮游植物组成的主导地位,在种类数上和细胞丰度值上都占了较大的比例。8月航次细胞丰度明显高于5月航次,这与调查海域的历次调查结果相一致。应用PRIMER软件中的单变量分析得到群落种数(S)、丰富度(d)、香农-威纳指数(Shannon-Weaner index)(H′)和均匀度(J),从多样性指数分析可以看出,5月航次的生物多样性优于8月航次,5月航次调查海域浮游植物种类数量和空间分布都较均匀。两个航次中出现的优势种存在较大差别。     

黄海浒苔绿潮防控对策研究

绿潮是一种全球性海洋生态灾害,在法国、美国、日本等均有发生。文章综述我国黄海浒苔绿潮发生情况,呈规模大、持续时间长、危害大等特点,已威胁渔业、养殖业和旅游业的发展,对沿海经济社会造成不利影响;提出成立联防联控工作组、建立区域联防联控机制、加大科技支撑与保障力度、健全多元投入机制和加强公众宣传教育等浒苔绿潮防控措施。     

浒苔纤维吸声的测评研究

采用驻波管法对不同厚度、不同结构的浒苔样品进行吸声系数的测定,并与相近的有机和无机纤维吸声材料进行了对比.试验结果表明,浒苔具有很好的吸声性能,并且其微管结构对吸声性能的提高有较大的贡献.这些新的发现将给研制新型无机纤维吸声材料提供有益的仿声学启示.     

4种不同来源浒苔中多糖的提取分离及理化性质

为探讨不同季节以及不同地点采集的浒苔其多糖理化性质差异,采用水提醇沉法对黄海海域青岛沿海春(原料1)秋(原料3)两季采集的浒苔、2008年夏季爆发浒苔(原料2)以及东海海域福建沿海采集的浒苔(原料4)的多糖进行了提取,得到了4种冷水提取多糖PC1-4和4种热水提取多糖PH1-4。分别对8种浒苔多糖利用Q-Sepharose Fast Flow离子交换色谱法纯化后得到了12个组分。对各组分的总糖含量、糖醛酸含量、硫酸根含量以及蛋白含量进行了测定,利用气相色谱法测定了单糖组成,结果显示不同季节不同海域采集样品的化学组成及单糖组成不同。     

营养盐对浒苔生长影响的围隔生态实验

2008年6月在青岛近海围隔实验研究了营养盐对浒苔生长的影响。结果表明,添加营养盐的围隔浒苔湿重生物量明显高于未添加营养盐的对照组和海区实验组。一次性添加f/2配方的营养盐和一次性添加N的2组浒苔日均相对增长率分别达10%和9%,围隔外海区对照只达4%。浒苔可在短期内快速大量地吸收营养盐,一次性添加f/2配方的营养盐储备液(水体浓度约f/8)的围隔中,浒苔24 h内对N和P的吸收速率分别为9.25μmol.g-1.h-1、0.63μmol.g-1.h-1。丰富的营养盐能够促进浒苔的迅速生长,营养盐的种类和浓度对浒苔的生长影响显著,种类多、浓度高的营养盐环境有利于浒苔生长。相对于NH4-N和PO4-P,充足的N源是浒苔快速生长的重要影响因素。     

基于空间距离效应的青岛市浒苔治理支付意愿研究

支付意愿的空间属性是影响环境物品估值效度的主要因素之一,忽略对空间距离的考量可能导致最终资源环境物品或服务的货币估值产生偏差。文章以青岛市海域浒苔灾害为研究对象,使用条件价值评估法,构建支付意愿函数模型,测算受访者距青岛市海边的距离,探索浒苔治理支付意愿是否存在距离衰减现象;通过划分不同的距离区,测算不同距离区内公众浒苔治理支付意愿,最终汇总得出浒苔治理带来的经济价值。研究结果显示：公众浒苔治理支付意愿“距离衰减”效应明显,距离海边较近的公众倾向于为治理浒苔支付较高的金额;青岛市浒苔治理总经济价值为9.84亿元/a;不考虑距离衰减效应最终导致浒苔治理经济价值的高估达27.03%。研究结论可为空间尺度上的非市场价值评估提供新的研究思路和科学参考,不仅提高了条件价值评估法估值结果的有效性,也提供了更加精准的青岛市浒苔治理经济价值估值。     

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。     

Effect of polysaccharide from Enteromorpha prolifera on maize seedlings under NaCl stress

In this study, a polysaccharide from Enteromorpha prolifera (EP) was extracted and its effect on maize seedlings under NaCl stress was investigated. Firstly, the components and structure of the EP were determined. We found that EP is a sulfated polysaccharide of high-molecular weight (Mw, 1 840 KDa) heteropolysaccharides and the main monosaccharide is rhamnose. The polysaccharide was applied to explore its effect on the growth of maize seedlings and its defense response under a salt stress. The results show that EP could promote the growth of maize seedlings under the salt stress. In addition, EP was shown able to significantly regulate membrane permeability and adjustment of osmotic substances such as soluble protein, soluble sugar, and proline, antioxidant enzymes containing superoxide dismutase, catalase, peroxidase, and ascorbate peroxidase. Therefore, EP is an effective salt-resistant substance for the growth of maize seedlings under NaCl stress.