砗磲研究现状及在我国南海开展养殖的前景

砗磲是软体动物门瓣鳃纲砗磲科生物的统称,广泛分布于热带珊瑚礁海域。20世纪八九十年代,澳大利亚、美国以及菲律宾等太平洋岛屿国家集中开展了砗磲增养殖及与之相关的生理、生态和经济学等基础研究。砗磲通过与其共生的虫黄藻获得营养,这一特性使得砗磲生长速度极快。砗磲的单位面积保有量可达400t·hm-2,使得它们在热带珊瑚礁海域中具有重要的生态学和养殖意义。不仅如此,砗磲在其生长过程中所体现出来的珊瑚礁修复价值以及碳汇渔业价值对于海洋开发和保护都有着极其重要的意义。同时,我国南海拥有环境优越的广阔热带海域,可开展砗磲养殖的面积达3000km2以上。结合以上认识,作者认为砗磲养殖具有形成热带海洋贝类养殖重大产业的潜力,可以为我国南海珊瑚礁保护和生态文明建设工程提供支撑。     

海南岛沿岸海域砗磲资源调查及保护前景展望

砗磲是珊瑚礁海域的重要贝类之一,对维护珊瑚礁生态系统平衡起着重要作用。然而,近年来海洋的大力开发和利用给我国沿海砗磲资源造成严重威胁。本研究通过截线样带法对海南岛沿岸海域砗磲的种类和分布进行实地调查,结果表明,海南岛沿岸海域砗磲覆盖度呈现南北差异,东南沿岸海域砗磲覆盖度明显高于西北沿岸海域,这种差异可能是由自然因素和人为因素共同造成。调查海域共发现3种砗磲:诺亚砗磲(Tridacna noae)最多,占砗磲样品总数的58.6%;其次是番红砗磲(T. crocea),占34.3%;鳞砗磲(T. squamosa)最少,仅占7.1%。海洋管理部门应该加强对砗磲多样性的保护力度,合理开发和可持续利用并重,从而有效保护砗磲、珊瑚礁乃至海洋生态系统。     

西太平洋帕劳砗磲高分辨率氧同位素记录及其指示的气候环境变化

砗磲是海洋中最大的双壳类贝壳,其碳酸盐壳体通常具有年纹层和天纹层,是一种理想的高分辨率古气候研究载体.氧同位素是砗磲古气候研究中最常用的指标之一,但在将其应用于古气候重建之前,通常需要对其现代地球化学过程进行准确的校准.帕劳群岛位于西太平洋暖池西北边缘,其珊瑚礁盘具有丰富的砗磲壳体资源,为开展古气候研究提供了丰富的材料...     

珊瑚礁生态系统修复研究进展

健康的珊瑚礁生态系统具有造礁、护礁、固礁、防浪护岸、防止国土流失的功能。同时, 珊瑚礁生态系统生物多样性极高, 被称为海洋中的“热带雨林”。我国南海拥有200多个珊瑚岛、礁与沙洲, 是世界海洋珊瑚礁最丰富的区域之一。近年来, 由于全球气候变化和围填海等人类活动的影响, 珊瑚礁生态系统受到了不同程度的影响或破坏, 危及海洋生态与岛礁安全, 珊瑚礁生态系统的修复至关重要。本文对珊瑚礁生态系统的现状、修复方法及存在的问题进行了总结, 并在此基础上创新性地提出了基于系统的珊瑚礁多维生态系统修复模式并付诸实践, 以期提供更有效的珊瑚礁生态系统修复新方法。     

珊瑚礁区海底地下水排泄的环境效应及其珊瑚记录研究进展

海底地下水排泄(SGD)是近岸海洋化学和生态系统演化的重要驱动因素,其携带的大量物质对珊瑚礁发育和退化具有非常重要的影响。本文综述了珊瑚礁区的SGD特征及其对珊瑚礁发育和退化的潜在生态环境效应,SGD的珊瑚替代指标以及全球各海域SGD的高分辨率珊瑚记录研究进展,并以南海北部为例探讨珊瑚礁退化的主导因素及SGD的潜在影响。研究发现,目前珊瑚礁区,尤其是岸礁区长时间序列的SGD动态变化记录的研究极为薄弱;利用珊瑚骨骼的地球化学指标来重建局部海域的SGD通量的动态历史变化具有较强的可操作性;虽然SGD极有可能是以南海北部为代表的珊瑚礁区珊瑚礁退化的重要因素,但目前无论是政府机构还是公众对SGD的关注和重视相当有限。未来的研究应该聚焦于珊瑚礁区SGD及其携带物质通量的高分辨率珊瑚记录,进而探讨SGD对珊瑚礁发育和退化影响的关键过程与机制,并提出科学合理的应对建议。     

基于深度学习的西沙永乐群岛珊瑚礁遥感信息提取

珊瑚礁是海洋生态系统的重要组成部分,对保护海洋生物多样性以及维持海洋生态平衡具有重大意义。我国南海珊瑚岛礁自然资源丰富,准确、高效地提取珊瑚岛礁信息对南海岛礁监测、管理、规划与保护具有现实意义。本研究基于我国海洋一号C卫星(HY-1C)遥感数据,对西沙永乐群岛珊瑚礁信息进行了研究与分析,提出基于HY-1C遥感数据的珊瑚礁地貌分类体系。采用全卷积神经网络U-Net模型,依次通过下采样、上采样操作提取西沙永乐环礁地貌特征,实现原始影像的像素级语义分割。结果表明：基于HY-1C数据建立的地貌分类体系对活珊瑚覆盖及珊瑚生长发育条件具有指示作用,提出的基于U-Net模型的珊瑚岛礁地貌信息自动提取方法,能够为我国南海珊瑚岛礁生态系统的全自动、大范围监测和评价提供相应理论基础,在珊瑚礁生态管理与评价中发挥关键作用。精度验证结果表明：U-Net模型可以有效提取珊瑚礁地貌信息,采用的地貌信息提取方法具备时空泛化能力,泛化精度高于80%。     

仙掌藻的文石质骨骼及其变化

仙掌藻(Halimede)生长在暖水中,在南海珊瑚礁区水深7米以内均可见到。其碎屑是珊瑚礁、礁岩及礁区松散堆积物中的常见组分,因而具有造礁意义。在水动力作用下,它的钙化小节片易于破碎,并进一步粉碎成砂、粉砂或泥。它在一些地区被认为是碳酸盐砂或泥的主要提供者(Cloud,1962;Folk,1969),并沉积于一定的环境中,如礁后泻湖或礁体波影区。由于它们所具有的生物学和地质学意义,已成为海洋生物学和地质工作者所共同注意和研究的对象。     

近40年来对南海化学海洋学研究的新认知

作为西太平洋最大的边缘海, 南海在全球海洋和海洋学研究中占有重要地位。近40年来, 南海的化学海洋学研究取得了大量系统的新发现、新认识, 提出了不少新的理论观点, 对全球海洋学的发展进步做出了重要贡献。研究发现了南海次表层存在以海水亚硝酸盐为代表的生态环境参数极值现象, 不同参数水层深度范围不同, 由此形成的跃层生态系统有着与其他生态系统显著不同的特点。从系统研究获知, 南海碳循环过程十分复杂, 生物作用下的生物泵过程以及碳源汇区域和季节变化巨大, 南海碳源汇在不同的区域不同的时间的性质和强度迥异, 全年尺度上总体表现为大气二氧化碳的弱源。南海北部的珠江口邻近海域和深海盆的生态环境特征与化学物质循环和陆架边缘海、珊瑚礁等密切相关, 但又与陆架边缘海、珊瑚礁等显著不同, 表现为珠江口底层存在缺氧现象, 珠江口海域是一个以缺氧为特征的生态脆弱区。在系统认识南沙珊瑚礁生态系统物质循环快速、生物过程控制着化学物质的垂直转移的基础上, 提出了维持珊瑚礁生态系统高生产力的新机制——“拟流网理论”。对南海沉积物化学的系统研究认识到, 沉积物-水体化学物质循环有密切的耦合关系, 南海珊瑚礁或沉积岩心化学物质分布变化可反演其历史变化, 如南海冰期表层海水古生产力为间冰期的1.6倍; 晚中新世南海南部发生了一次“生物勃发事件”, 其生产力主要受季风和陆源营养物质输入量影响; 东北季风与西南季风在不同区域其影响程度不同等。40年来南海化学海洋学研究的这些新发现和新认识对系统揭示南海的海洋学过程奠定了强有力的基础, 未来南海化学海洋学研究也必将为南海资源环境的可持续利用提供科学支撑。     

南海海域珊瑚礁元素分析试验

由于珊瑚礁属于生物矿物,其组成成分并不固定,因此珊瑚礁成分变化往往对当地生态和矿产有一定的指示作用,其元素分析对于珊瑚礁生态修复和海底探矿等具有重要作用。文中样品采自中国南海珊瑚岛礁,采用能量色散X射线荧光光谱分析了南海海域的珊瑚礁样品,确定其无机成分除Ca外也包括Al,Fe,Sr等元素,其钙质含量占绝大多数,为97%左右,其次Sr的含量占2.25%～2.75%左右,S占比0.31%～0.40%,Al占比0.04%～0.13%,Fe占比0.08%～0.23%,剩余为其他元素。同时,分析了不同区域所取样品的元素组成,发现其中一处所取样品存在Co元素。本次实验对于全面认识南海地区珊瑚礁的组成与南海海底矿藏指示具有实际意义。     

中国珊瑚礁资源状况及其药用研究调查 Ⅱ.资源衰退状况、保护与管理

对中国珊瑚礁资源衰退状况和原因进行了调查和分析.结果表明,中国南海珊瑚礁资源衰退状况严重,珊瑚礁破坏率高达 90%以上,其中,占全国珊瑚礁总面积98%的海南,80%～95%的珊瑚礁受到破坏.除自然因素外,对珊瑚礁资源的不当的、过度的开发利用,社会经济发展带来的海洋环境污染等人为因素,是珊瑚礁资源衰退的主要原因.建立南中国海珊瑚礁生态系统保护与管理国际合作机制,正确评估珊瑚礁的生态功能与价值,建立珊瑚礁自然保护区及监测网络系统,是中国珊瑚礁资源保护性开发利用的可行对策.     

全球变化背景下暖水珊瑚礁生态系统的适应性与修复研究

暖水珊瑚礁生态系统是热带海域最具生物多样性和代表性的生态系统之一。本研究分析了全球变化背景下暖水珊瑚礁生态系统的变化和风险,开展了受损暖水珊瑚礁生态系统退化和消失的致灾因子归因分析,综述了暖水珊瑚礁生态系统的适应性与修复技术研究。分析表明:①过去几十年来,暖水珊瑚礁生态系统快速退化,包括大面积白化和死亡、多样性明显减少和生态功能显著衰退,主要归因于海洋升温与人类活动等致灾因子的影响;②在温室气体高排放浓度情景下(RCP 8.5),相比工业革命前,到本世纪中叶,南海升温将可能远超过2℃,这表明南海暖水珊瑚礁生态系统正在逼近其气候临界点,即全球升温高于2℃时,90%~99%以上的暖水珊瑚将消失;③1980年代以来,海洋升温、海洋热浪和强热带气旋等海洋气候变化致灾因子对南海暖水珊瑚的危害性(影响的强度、范围和时间)明显增加,对暖水珊瑚礁生态系统产生了严重的影响;与此同时,近岸海域的过度或破坏性捕捞、采挖和潜水等人类活动,对暖水珊瑚造成了严重损害,增加了暖水珊瑚的气候脆弱性,而这种人类活动既是局部的,也是全球性的现象,使得暖水珊瑚更难以适应全球变暖的影响。分析还表明,为了增强暖水珊瑚适应气候与环境变化的恢复力(韧性),人们开展了诸多受损珊瑚礁生态系统的适应性与修复研究,但主要是采用无性繁殖或结合人工基质的修复方式,而应用有性繁殖技术恢复受损珊瑚礁的方式仍较少;最近,暖水珊瑚耐热的基因适应性研究取得了重要进展,为暖水珊瑚适应全球变暖提供了一种新的途径。本研究最后探讨了中国受损珊瑚礁生态系统的修复问题与对策。     

海南岛鹿回头珊瑚礁与全新世高海平面

通过实地考察和资料分析,海南岛南部全新世以来以沉降活动为主要特征,鹿回头珊瑚礁能够反映全新世以来的海平面变化,鹿回头岸礁礁坪面上的原生珊瑚礁是全新世高海平面时期的产物。全新世以来南海北部至少存在过 4 期相对高海平面阶段:7300~6000、4800~4700、4300~4200和3100~2900cal.aBP。其中 7300~6000aBP 是整个全新世最高海平面时期,也是鹿回头珊瑚礁发育的繁盛期,基本形成了现代珊瑚礁的地貌格局,后来不同时期发育的珊瑚礁是在此时期形成的礁塘或礁坑等低洼地中形成,并在鹿回头半岛两侧向外发展,现代珊瑚礁则发育于全新世珊瑚礁的外礁坪和礁前斜坡带。另外,鹿回头珊瑚礁反映的南海北部全新世高海平面时间与南海其他地区高海平面时间可以衔接或对应,说明南海地区全新世高海平面具有全球背景,至少在南海是一致的,且与气候变暖紧密相联。     

地震作用对南海南沙群岛渚碧礁的影响研究

评估珊瑚礁的稳定性具有十分重要的意义。近年来,在中国南海海域开展了越来越多的工程建设项目。珊瑚礁是造礁石珊瑚群体死亡后其残骸经过漫长的地质作用而形成的岩土体,是一种特殊的海洋岩土介质。晚渐新世后,生长在碳酸盐台地上的珊瑚礁进入繁盛期,礁体内部可划分为5至6个主要的沉积相。同时,珊瑚礁已被认为是近代地震发生时间的记录器。文章结合南沙群岛的珊瑚礁体工程地质分带和岩体结构特征,设计了岛礁模型,研究地震对珊瑚礁的影响。在研究中,通过利用岩土工程的模拟仿真软件GeoStudio,使用Newmark滑块分析法,模拟了6种不同强度的地震作用下珊瑚礁体的受力状态和变形情况,采用极限平衡条分法计算了安全系数,并测算出可能的危险滑移面位置及滑移规模。通过模拟计算结果,得到地震作用对珊瑚礁的影响有：（1）珊瑚礁在自重状态下具有良好的稳定性;（2）地震发生后,安全系数小于1（FS<1）可能导致斜坡失稳并发生滑塌;（3）随着地震强度的增加,安全系数是降低的,且经一段时间后,安全系数围绕某特定值波动;（4）在地震作用下,作为珊瑚礁体浅层新发育的部分,更小的滑坡部位会更易发生坍塌。综上,利用岩土工程的方法对海洋中珊瑚礁体的稳定性进行评价是可行的,能够为今后岛礁工程设计的提供参考。     

南海海域珊瑚礁元素分析试验研究

由于珊瑚礁属于生物矿物,其组成成分并不固定,因此珊瑚礁成分变化往往对当地生态和矿产有一定的指示作用,其元素分析对于珊瑚礁生态修复和海底探矿等具有重要作用。文中样品采自中国南海珊瑚岛礁,采用能量色散X射线荧光光谱分析了南海海域的珊瑚礁样品,确定其无机成分除Ca外也包括Al,Fe,Sr等元素,其钙质含量占绝大多数,为97%左右,其次Sr的含量占2.25%～2.75%左右,S占比0.31%～0.40%,Al占比0.04%～0.13%,Fe占比0.08%～0.23%,剩余为其他元素。同时,分析了不同区域所取样品的元素组成,发现其中一处所取样品存在Co元素。本次实验对于全面认识南海地区珊瑚礁的组成与南海海底矿藏指示具有实际意义。     

珊瑚排放的是CO_2吗?

珊瑚礁不仅是海洋中的一大自然景观,而且在维护自然界生态平衡方面有着不可替代的作用。此外,科学家的最新研究表明,珊瑚礁还具有吸收 CO_2的功能。因此,珊瑚礁有望在抑制地球温暖化方面发挥重要作用。     

海南岛鹿回头珊瑚礁与全新世高海平面

通过实地考察和资料分析,海南岛南部全新世以来以沉降活动为主要特征,鹿回头珊瑚礁能够反映全新世以来的海平面变化,鹿回头岸礁礁坪面上的原生珊瑚礁是全新世高海平面时期的产物.全新世以来南海北部至少存在过4期相对高海平面阶段：7 300～6 000、4 800～4 700、4 300～4 200和3 100～2 900 cal.aBP.其中7 300～6 000 aBP是整个全新世最高海平面时期,也是鹿回头珊瑚礁发育的繁盛期,基本形成了现代珊瑚礁的地貌格局,后来不同时期发育的珊瑚礁是在此时期形成的礁塘或礁坑等低洼地中形成,并在鹿回头半岛两侧向外发展,现代珊瑚礁则发育于全新世珊瑚礁的外礁坪和礁前斜坡带.另外,鹿回头珊瑚礁反映的南海北部全新世高海平面时间与南海其他地区高海平面时间可以衔接或对应,说明南海地区全新世高海平面具有全球背景,至少在南海是一致的,且与气候变暖紧密相联.     

我国南海海洋国家公园建设

为进一步保护我国南海海洋生态环境和海洋历史文化,促进南海地区社会经济的可持续发展,同时完善我国国家公园制度建设,文章在概述我国国家公园和国内外海洋公园建设情况的基础上,分析建设我国南海海洋国家公园的必要性和面临的挑战,并提出政策建议。研究结果表明:我国相继建设国家级风景名胜区和国家公园,其中国家公园规模更大,且以生态环境保护为主;美国等海洋国家公园的建设实践较完善;我国具有海洋公园建设和管理优势,但也存在不足,尤其尚未建立海洋国家公园;我国南海海洋国家公园建设在保护生态环境、传承传统文化、管理旅游活动和恢复渔业资源等方面的意义重大,但面临体制机制创新、管理技术突破以及人与自然和谐相处等方面的挑战;建设我国南海海洋国家公园应以珊瑚礁保护区为基础、以国家公园体制改革为契机、生态环境保护与社会经济发展并行、发扬海洋历史文化以及建立海洋科研基地。     

海洋沉积过程的铀系放射性核素示踪技术:物源识别、沉积、再悬浮

放射性核素示踪技术被广泛应用于海洋学研究。海洋沉积物是许多物质的归宿,海洋沉积过程的研究常关注3个关联问题:物质来源、沉积速率、再悬浮过程。针对这3个问题,在南海9个珊瑚礁区、北部湾涠洲岛海域、珠江口、北冰洋、南大洋等多个海区利用典型的铀系放射性核素(210Pb、226Ra、234Th、238U)示踪技术开展海洋沉积过程研究。物源识别方面,研究发现珊瑚礁区沉积物具有极低的226Ra/238U活度比值(0.1),显著低于其他海区的226Ra/238U活度比值(0.5～1.0),该独特性质可以应用于珊瑚礁区的沉积物/悬浮物来源示踪,是其他传统元素地球化学方法(Al、Ti、稀土元素)的补充。沉积速率方面,基于210Pb的恒定通量恒定沉积速率(Constant Flux Constant Sedimentation Model, CFCS)模式,定量计算了广西涠洲岛珊瑚礁区沉积柱样的沉积速率(3.7±0.6 mm/a),该结果低于中国多个近岸海域的沉积速率(5～96 mm/a)。沉积物再悬浮方面,提出利用"残余234Th"(不同于过剩234Th)示踪海洋沉积物再悬浮过程,并成功应用于北冰洋、南海、南大洋。     

南海珊瑚礁地貌模型研究

近200a前Darwin于1832-1836年间环球考察热带海洋珊瑚礁后,首次建立了珊瑚礁地貌模型并论述其形成机制,该模型总体形态呈全部或部分被上截了顶部的锥形,本文简称为"上截锥型"。此后历经几代学者的研究,都继承了他的珊瑚礁地貌模型。对南海珊瑚礁地貌模型的研究,近年有研究描绘为另外一种模型,该模型的特点是礁外坡为内凹形,礁体形态呈蘑菇状,本文称为"蘑菇型"。本文根据许多南海珊瑚礁地形实测资料和地貌学研究文献,确认南海珊瑚礁地貌模型应为上截锥型,"蘑菇型"珊瑚礁地貌模型并不符合珊瑚礁形成演化规律,在自然界内不存在。     

南海西南部珊瑚礁区活动断裂分析

利用SEABAT8111多波束系统在南海西南部珊瑚礁区海域进行地形地貌探测,同时还进行了单道和多道地球物理调查。探测表明该区珊瑚礁礁体的活动断裂主要有NE、NW、SN向3组。NE向断裂主要分布在岛礁区内,是晚燕山期南海第一次海底扩张时形成的断裂系,强烈活动于晚白垩世—始新世,晚第三纪以来继承性活动,以张剪性断裂为主,现今活动性中等至弱。NW向断裂主要分布在曾母盆地,以张剪性断裂为主,切割至基底,强烈活动于渐新世至上新世,构成了曾母盆地的主要张裂期,第四纪仍有活动,均为弱活动断裂。SN向断裂主要有南海西部的滨海断裂带,它是南海SN向扩张时期的转换断层,具张剪性,为中活动断裂,是南海西南部珊瑚礁区活动性较强的断裂,该断裂带历史上曾有火山活动和地震活动的记录。