海洋浮游植物初级生产力及碳生物量的检测技术研究进展

浮游植物是海洋生态系统中的主要初级生产者，构建海洋食物网、生物泵和元素循环（包括碳循环、氮循环和硅循环等）的基石。因此，海洋生态系统中的元素循环和能量流动均与浮游植物的生长和代谢息息相关。海洋碳循环是全球碳循环的关键环节，也是全球生态系统中生物地化循环的重要组成部分。尽管浮游植物在海洋碳循环中起着至关重要的作用，但是直接测定浮游植物的初级生产力和碳生物量依旧受到传统技术和方法的限制。本文详细介绍了有关浮游植物初级生产力和碳生物量检测的各种技术和方法，列举了其各自的优缺点。目前，测定海洋浮游植物初级生产力的主要方法有黑白瓶法、遥感估算法、碳同位素测定、快速重复率荧光法；测定海洋浮游植物碳生物量的主要方法有细胞体积转换法、流式细胞术、电子探针X射线显微分析、分位数回归模型估算法。通过对比分析发现碳同位素与快速重复率荧光法相结合可以更高效测定出初级生产力，而最具优势与应用前景的碳生物量检测方法是基于分位数回归模型估算法。其中，基于分位数回归模型估算法具有拟合异常值、测定结果准确等优势，能够实现现场浮游植物群落以及各个功能群碳生物量的估算，并能够与卫星遥感技术手段相结合，可以应用于大尺度和长时间序列的海洋浮游植物碳生物量估算。通过本文的综述，一方面为海洋浮游植物初级生产力和碳含量的研究提供一个基本和系统的认识，另一方面为深入研究浮游植物在海洋碳循环以及全球碳循环中的作用提供参考。     

流式影像术在海洋浮游植物分类研究中的应用

海洋浮游植物支撑着海洋生态系统的正常运转,对其种类的定性识别、鉴定和细胞数量的定量分析是海洋科学研究中最为关键的科学问题之一。流式影像术在海洋浮游植物形态特征识别与快速定量检测上是目前先进和可行的方法,它综合了流式细胞术和图像显微识别的技术优点,不但能够对快速流动状态中的海洋浮游植物进行相应的参数检测,而且可以获取流动过程中清晰的图像,通过计算机软件的图像处理和特征筛选,实现海洋浮游植物有效的自动识别。通过对流式影像术的原理、测定方法、技术特点及其发展动态等的综述,认为基于流式影像术对高速运动的浮游植物图像的清晰实时采集,可以有效地对图像进行模式的识别和分类。它是一种理想和实用的方法,将为海洋生物学研究提供新的实时、快速、高效平台,有很好的应用前景。     

通过藻类色素分析估测海洋浮游植物生物量和群落组成的研究进展

对浮游植物生物量和初级生产力的研究是水生生态学的重要研究内容之一。如何富集、鉴定和计量这些微小细胞成为日益关注的焦点,电子扫描显微镜和落射萤光显微镜可以提供很多有用的信息,但其准备技术繁复,在一些情况下细胞易被破坏或忽略,因此在群落中的数量估测过低[8,17],而且很多小细胞由于分类学上缺乏形态特征而难以鉴定。近年来,藻类色素经常被用于区分天然水中浮游植物不同种类的特征标志。这主要得益于分析技术特别是高效液相色谱(HPLC)技术的发展。国外学者运用HPLC技术对多种浮游植物所含的色素进行了测定,并利用这些特征色素…     

反相高效液相色谱法分离、测定海洋浮游植物的叶绿素和类胡萝卜素

在海洋环境研究和监测中,经常要测定水体中光合色素及其降解产物的含量,最常用的是分光法和荧光法,该方法操作简便、快速,灵敏度较高,但最大的局限是无法区分多种色素的混合体。Ｍｉｌｌｉｅ等１９９３年指出,在天然样品中,常常会有多达２０种的特征色素存在。而某些特征色素的鉴定,对阐明传统生物分类方法所遇到的难题,常常起到很好的辅助及借鉴作用［１］。８０年代以来,Ｍａｎｔｏｕｒａ等１９８３年、Ｓｕｚｕｋｉ等１９９３年和Ｗｒｉｇｈｔ等１９９１年相继建立了分析海洋浮游植物光合色素组成的高效液相色谱法。在这种背景…     

海洋生物DNA条形码研究现状与展望

海洋生物种类多样,分布广泛,具有复杂性、多样性和趋同性等特点,为了对物种进行更快速、准确地鉴定,急需在传统形态分类学基础上,建立并结合便捷准确的分子鉴定手段。DNA条形码提供了可信息化的分类标准和有效的分类学手段,已成为近年来分类学与生物多样性研究中重要的技术依托。本文概述了DNA条形码当前的发展现状与趋势,并介绍了DNA条形码技术在主要海洋浮游植物(红藻、褐藻、绿藻、硅藻、甲藻)、无脊椎动物(海绵动物、刺胞动物、甲壳动物和软体动物等)和鱼类中的研究进展,以及不同条形码基因针对于不同生物类群的有效性和适用性,指出了目前条形码技术在各海洋类群中存在的主要问题,并对未来的相关工作做了展望,希望为今后我国的海洋生物DNA条形码研究提供理论基础。     

中国东南沿海港口外轮压舱水生物的调查

随机选取东南沿海港口的17艘外来船舶(含8条集装箱船和9条散货船)作为监测对象,进行压舱水浮游植物及动物的物种鉴定和丰度测定,并对监测数据进行统计学分析.检出分属于7个浮游植物门类和5个动物门类的309种外来压舱水生物(包括60种赤潮生物).外轮压舱水生物的分布及生存状态与水样的水龄和盐度相关.船舶压舱水排放是大家熟知...     

长江口邻近海域浮游植物粒级结构特征及其与环境的响应关系

浮游植物的分粒级研究是监测浮游植物特征的重要工具,对于深入了解浮游植物动态的作用也不容忽视。本文的研究目的在于揭示长江口邻近海域春秋季不同粒级的浮游植物分布动态,分析浮游植物粒级结构与环境因素以及浮游动物群落结构的关系。通过2010年春季和秋季对粒径分级叶绿素a浓度的现场调查研究发现：春季,浮游植物主要以微型浮游植物占优势;秋季,微微型浮游植物和微型浮游植物共同占优势。相关分析结果表明,温度和富营养化状况是影响微型和微微型浮游植物对总叶绿素a贡献的重要因素。浮游动物的摄食压力可能对小型浮游植物对总叶绿素a的贡献起着重要的作用。     

基于自然的海岸带蓝碳增汇措施及其技术体系研究

海岸带碳汇类型多、潜力大,不仅是重要的碳源/汇空间,具有强大的碳捕获、碳埋藏能力,是推动实现国家“碳达峰、碳中和”目标的关键区域。本文基于海岸带及海岸带蓝碳的自然禀赋特征分析,结合红树林、盐沼湿地和海草床三种生态系统,从自然修复、人工修复等角度开展研究,综合分析了现有海岸带蓝碳生态系统修复与增汇技术并总结归纳其优缺点;探索构建现实可达的海岸带蓝碳增汇技术体系,将其分为修复技术、辅助技术、管理与价值化技术;面向未来,从宏观和微观两个角度提出科学问题和管理需求,以期为实现碳中和远景目标提供一定科学参考。     

南极布兰斯菲尔德海峡及象岛邻近水域小型浮游植物的分布特征研究

本文分析研究了布兰斯菲尔德海峡及象岛邻近水域小型浮游植物的种类组成、数量分布、群落结构及其与环境因子的关系,共鉴定了小型浮游植物54属201种,平均细胞丰度为4406×10~3个/m~3,大部分为硅藻类,数量最大的为扭链角刺藻、长形环毛藻、克革伦氏菱形藻和翼根管藻等种类。小型浮游植物最高丰度分布在南设得兰群岛近岸、陆架水域,这是由近岸冷水性的小型浮游植物群落组成。小型浮游植物的密度与硅酸盐浓度呈正相关(r=0.438,n=28,P<0.05)。     

DN A条形码技术及其在海洋贝类种质资源保护中的应用

DNA条形码技术是一种新兴的分子鉴定方法,是指通过选择一段DNA基因序列片段作为条形码进行物种鉴定、系统发育研究和物种多样性保护等。海洋贝类种类丰富、数量众多,传统的形态分类方法有一定的局限性,对一些非常见及疑难物种不能快速、准确地鉴定。作为一种快速、高效的物种诊断技术,DNA条形码技术在海洋贝类种质资源保护与利用方面起到了至关重要的作用。本文就DNA条形码的产生、原理、分析步骤、优势、局限及在海洋贝类种质资源保护中的应用进展进行了综述,并对其未来的发展进行了分析展望。     

海洋大数据:内涵、应用及平台建设

信息技术的快速发展,带动海洋数据快速积累,海洋已经进入大数据时代。海洋大数据即是在当前大数据时代背景下,大数据技术在海洋领域的科学实践,具有大体量(Volume)、多样性(Variety)、快速流转(Velocity)和高价值(Value)的"4V"特征,是在大数据的理论指导和技术支撑下的价值实现,也是实施海洋强国战略、开发海洋资源、拉动海洋经济、维护国家海洋权益的重要基础。本文讨论了海洋大数据的内涵和外延,从数据特征、数据种类的角度对海洋大数据进行了全面的定义;并详细介绍了海洋大数据的应用领域;进一步阐述了海洋大数据平台建设的关键技术问题及其在海洋大数据服务平台实例中的应用;从数据共享、数据管理和数据安全的角度,探讨了海洋大数据面临的挑战和机遇;最后对未来海洋大数据的发展趋势和方向进行了展望。     

Succession of phytoplankton functional groups from spring to early summer in the central Bohai Sea using HPLC–CHEMTAX approaches

Phytoplankton is a key component in the functioning of marine ecosystems, phytoplankton community structures are very sensitive to their environment. This study was conducted in the central Bohai Sea in the spring and early summer of 2015. Spatial variations in phytoplankton functional groups were examined through high-performance liquid chromatography pigment–CHEMTAX analysis. Results suggested that the phytoplankton biomass (chlorophyll a [Chl a]) in spring was mainly derived from the diatom community and was 3.5-fold higher than that in the summer. Meanwhile, the phytoplankton in the early summer sustained more diverse marker pigments than that in the spring. Despite the overwhelming predominance of microsized phytoplankton in the spring, some smaller phytoplankton (pico- or nanosized), including flagellates, such as prasinophytes, chlorophytes, and cryptophytes, highly contributed to the total Chl a in the summer. Various physico-chemical variables were recorded, and their correlations with phytoplankton density were established by redundancy analysis. Temperature, water stratification, nutrient availability, and even nutritive proportion influenced the succession of phytoplankton functional groups from diatom dominance in the spring to flagellate (mainly haptophytes and prasinophytes) dominance in the early summer. In conclusion, our work comprehensively evaluated the phytoplankton diversity and dynamics in the central Bohai Sea and suggests the need for long-term monitoring for further investigation.     

我国海洋科技发展与“一带一路”国家合作研究

21世纪是"海洋的世纪",发展海洋事业已成为全世界的一种广泛共识。党的十九大提出了"坚持陆海统筹,加快建设海洋强国"的重大战略部署,海上合作是"一带一路"建设聚焦的重点领域之一。在新的形势下,通过全面总结我国海洋科技进展,系统分析"一带一路"国家海洋科技合作重点领域情况,我国应在已有良好合作的基础上,更进一步推进双边海洋科技合作伙伴关系,建立海洋领域联合研究中心,结合重点方向,积极开展联合科学研究和技术应用,实现技术装备和数据产品的共享,促进海洋经济发展,加强海洋技术的转移转化,开展人员交流培训和合作研究,互学互鉴、互利共赢,提升我国海洋科技的创新力和国际影响力,加快构建海洋命运共同体,为推动人类命运共同体作出积极贡献。     

海洋浮游植物metacaspase蛋白酶研究进展

Metacasapase蛋白酶在植物生长发育及适应逆境胁迫方面发挥着重要的调控作用。近年来发现,在逆境胁迫诱导海洋浮游植物细胞程序性死亡(PCD)的过程中,metacaspase蛋白酶执行类似于其在高等植物中的功能,但它们的结构与生化特性等却有别于高等植物metacaspases。在对比分析metacaspases及其家族成员的基础上,本文总结了近年来海洋浮游植物metacaspase蛋白酶的相关研究成果,分别对其结构、生化特性、底物及功能等进行了阐述,旨在为深入研究其调控网络途径及作用机制提供参考。     

分析技术在海洋浮游生物铁载体研究中的应用

铁对海洋浮游植物的生长起着重要的作用。在高营养盐低叶绿素(HNLC)海区，铁是藻类生长的限制因子；而在近岸，铁又是赤潮发生的激发因子之一。研究表明，可溶性铁对浮游植物生长有很强的控制作用，大部分可溶性铁是同具有极强铁亲和力的配位体螯合在一起的，如铁载体。因此，在对铁限制、铁加富实验的研究中，铁载体的提取与分析技术显得尤为重要。着重介绍了海洋浮游植物中铁载体的提取及检测分析技术。     

基于文献计量分析的海洋观探测仪器技术发展态势研究

海洋观探测技术是海洋科学和技术的重要组成部分,对预警海洋灾害、开发海洋资源和空间、保护海洋环境、维护海洋权益、加强国防建设非常重要,海洋观探测仪器的研发是海洋观探测技术发展的重要基础和支撑。本文以Web of Science为数据统计源,基于战略咨询智能支持系统(ISS)平台和CiteSpace工具,通过文献计量和可视化分析,从发文量、涉及学科、作者、机构、关键词等方面对1998—2022年海洋观探测仪器技术论文进行了统计分析,总结了当前海洋观探测仪器技术领域的研究态势和研究热点,得出以下结论:(1)近10余年海洋观探测仪器技术研究呈快速增长趋势。虽然中国在该领域起步较晚,但发展迅速,2018年后发文量稳居世界第一,top 10高被引论文作者有3位是中国学者,中国研究学者在该领域具有较高影响力。但是发文量top 10机构多为美国研究机构,top 10高产作者中尚无中国学者,中国在该领域科研机构和研究人员的影响力和竞争力方面还需继续提高。(2)从词云聚类分析结果看,该领域全球研究热点集中在无人机、地磁仪、微波辐射计、海表温度和水色研究上。需要注意的是,ocean sensor关联词多为聚...     

近海生态系统动力学研究中浮游植物采样及分析策略

从理论上对于海洋游植物生态系统动力学中的监测与调查方法进行初步探讨。对浮游植物的采样站位的时空选择、采样方式、样品分析、数据同化和数据库形成等方面进行了讨论。建议在最小化、完整化和标准化的原则下进行近海浮游植物生态系统动力学的策略分析及采样设计，为更好地进行中国海域浮游植物的调查和监测提供理论依据。     

国际海洋观测技术发展趋势与中国深海台站建设实践

20世纪80年代以来,海洋观测呈现"多元化、立体化、实时化"的发展趋势,地区和国家的海洋观测系统在关键海域发挥着重要作用。随着技术的发展和理念的创新,区域海洋观测系统被广泛应用并得到不断完善。国际海洋观测台站如英国爱尔兰海区域、美国卡罗来纳州海区和加拿大维多利亚海底实验观测网的多元化观测系统(VENUS)都是值得借鉴的例子,他们把多元化、立体化的实时测量数据与海洋物理、生态和生物化学模式紧密结合起来,实现了海洋环境的可预报性。同时,美国、英德法等国和日本实施的一系列海底观测系统,使海洋观测更加完备化。在这种国际大背景下,我国积极推进的海洋观测研究网络工程中的第一个深海台站——西沙海洋观测研究站在2008年已经建设完成并投入运行,该台站实现了长时效的多参数海洋环境实时监控。西沙观测系统主要包括自动气象站、岛屿外缘坐底式海底和海底边界层观测子系统、生物捕获器、西沙上层海洋环境观测子系统和海洋光学监测子系统等。由于海洋环境结构复杂、工作环境恶劣以及资源缺乏等因素的影响,海洋观测一直是高风险的工作。最后希望通过比较国内外观测系统,中国海洋观测事业能够学习国外先进的思路和技术,自身取得更大进步。