地球生态系统的精准性研究

文章根据地球生态系统的功能,剖析地球发生的现象。研究发现,地球大气的碳平衡、地球的硅元素输送、地球自转的平衡,揭示了地球生态系统具有难以想象的精准性和其超强的控制能力,而且能够充分保持动态平衡和可持续发展。     

地球生态系统的精确性研究

文章根据地球生态系统的功能,剖析地球发生的现象。研究发现,地球大气的碳平衡、地球的硅元素输送、地球自转的平衡,揭示了地球生态系统具有难以想象的精准性和其超强的控制能力,而且能够充分保持动态平衡和可持续发展。     

地球生态系统的理论创立

文章通过对地球的许多自然现象的研究, 首次提出“地球生态系统”理论, 阐述了地球生态系统的定义、结构、目标、内容和意义, 说明了地球生态系统的特征, 揭示了地球生态系统的变化过程和运行机制。通过“地球生态系统” 理论的应用, 充分阐述了地球生态系统的三大补充机制和北太平洋的生态动力。借助于地球生态系统的３ 个生态子系统： 陆地生态系统、海洋生态系统和大气生态系统, 展示了硅的运行轨迹。在地球生态系统的三大补充机制理论指导下, 预测了地球未来的气候模式。     

北太平洋海洋科学组织简介

北太平洋海洋科学组织简介北太平洋海洋科学组织（ＮｏｒｔｈＰａ－ｃｉｆｉｃＭａｒｉｎｅＳｃｉｅｎｃｅＯｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ－－ＰＩＣＥＳ）成立于１９９２年３月，缔约国有：加拿大、中国、日本和美国４个国家，俄罗斯于１９９４年１２月加入了该组织，韩国于１...     

硅的生物地球化学过程的研究动态

陆地物质不断地随河流等载体输入海洋 ,经过海洋几千万种的生物吸收后 ,一起随海洋生物沉降到海底 ,展现了物质从陆地到海底的迁移过程。为了研究这个动态过程 ,本文通过海洋中硅藻的特性和迁移 ,阐述了硅的生物地球化学过程。并与氮、磷进行比较分析 ,讨论了海洋中营养盐的限制和水华产生的原因 ,并认为海洋在生态系统中保持着营养盐和浮游植物的动态平衡。１海洋中硅藻是浮游植物的优势种浮游植物是水生环境中从无机到有机物质转换的主要承担者 ,即主要的初级生产者。它们的变化直接影响着食物链中其他各环节的变化。因此 ,研究浮游植物的…     

地球生态系统的营养盐硅补充机制

通过海洋生态系统的结构和功能以及海洋生态系统对大气生态系统和陆地生态系统的影响,根据营养盐硅对浮游植物生长的影响过程和浮游植物的生理特征以及其集群结构的改变特点的研究结果,综合分析了硅的生物地球化学过程,探讨了人类对生态环境的影响和生态环境变化对地球生态系统的影响。提出了地球生态系统的营养盐硅的补充机制:近岸的洪水、大气的沙尘暴和海底的沉积物向缺硅的水体输入大量的硅,即由陆地、大气、海底3种途径将硅输入海水水体中,满足浮游植物的生长的需要,保持海洋中浮游植物生长的动态平衡,促进海洋生态系统的可持续发展。     

地球生态系统的气温和水温补充机制

首次提出了地球生态系统的气温和水温补充机制,并用框图模型说明了补充机制在运行过程中的每个流程,阐明了人类对生态环境的影响过程、生态环境变化对地球生态系统的影响过程以及地球生态系统对环境变化的响应过程,解释了气温和水温的补充起因。研究结果表明,人类是引起环境变化的起源以及其变化后的结果又作用于人类,即人类排放二氧化碳引起气温和水温的上升,地球生态系统又借助其补充机制使得气温和水温下降恢复到正常的动态平衡。尽管这个补充机制带来了沙尘暴、洪水和风暴潮,但由人类引起水温和气温上升造成的灾害要比自然界中这3种灾害要深重得多。自然界的这3种灾害是局部的、短期的,而人类引起水温和气温上升的灾害却是全球的、长期的。     

基于生态系统的海洋空间规划:研究进展与启示

为满足新形势下我国海洋空间规划的需求,保障我国海洋生态安全,文章系统总结近年来国际上基于生态系统的海洋空间规划原则、方法和应用进展,并提出展望和启示。研究结果表明：由部门管理上升至空间管理是基于生态系统的海洋空间规划的基本特点,在规划过程中应遵循生态系统管理原则;目前主流的规划工具包括生态系统服务评估和情景分析、权衡取舍分析、博弈论决策以及空间制图和系统规划;将生态系统方法运用于海洋空间规划,可在维持生态系统服务和功能的前提下实现科学的海域空间分配,从而达成多目标的可持续管理,对我国现阶段的海洋空间规划具有重要的启示作用。     

北太平洋海洋异常加热主要型及其与海面水温的关系

本文用经验正交函数(EOF)对北太平洋海面加热场进行了分型,讨论了第一和第二特征向量场的时空分布特征,并分析了与北太平洋海温场的关系。结果指出,冬季第一特征向量场以北太平洋中西部和东部的特征值反号为主要特征,夏季则以全区的特征值同号为基本特色。同时指出,在北赤道流和北太平洋海流区,海温的变化对海面加热场主要型有重要影响,尤其在夏、秋季节;在其它海域,无论是冬季还是夏季,两者均无明显的联系。     

海洋空间规划应用生态系统服务的国内外研究进展

文章系统梳理并比较国内外主要海洋空间规划研究中应用生态系统服务的情况,揭示各类海洋空间规划中应用生态系统服务的异同点,对于海洋空间规划中吸纳生态系统服务知识来促进“多规合一”实践进程,以及实现海洋生态文明具有重要意义。结果表明:不同类型海洋空间规划对生态系统服务的应用各有侧重,国内外相同类型规划中应用生态系统服务的范围和深度也存在差异。总体上,国内外海洋空间规划中将生态系统服务作为技术工具、评价指标和沟通媒介,以构建合理的海洋空间格局、优化管控成效并增强规划协调性。国外研究侧重运用生态系统服务来创新规划制度安排,国内学界则聚焦于为区划管控提供技术支持和决策依据。建议深化海洋空间规划与生态系统服务的多维度整合研究,推进海洋空间规划更好地融入国土空间规划体系、践行海洋生态文明建设战略要求。     

象山港海湾生态系统服务价值评估

在以建设海洋牧场为主要策略修复海湾资源与环境的背景下,基于象山港海湾生态系统的基本特征,采用市场价格法、替代成本法、收益转移法等评估方法,构建了海湾生态系统服务价值评估框架,对供给、调节、文化3类服务10项子服务进行货币化评估.结果表明：2010年象山港海湾生态系统服务价值的总量约为27.16×108元/a,单位面积海域生态系统服务的价值约为482.16×104元/（km2·a）;供给服务总体比例较高,占62.83%,体现了维持渔业资源稳定持续供给的重要性;文化服务其次,占25.31%,调节服务比例偏低占11.86%,对控制非点源污染、改善生境条件提出了迫切需求.研究表明评估结果尚属偏低的保守值,有待于进一步完善,并探讨分析建设海洋牧场所起到的积极作用,对持续动态的价值评估与适应性管理提出展望.     

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。     

海岛生态综合评价方法探讨

从海岛生态状态及生态服务功能两个方面，探讨了海岛生态综合评价的指标和方法．其中海岛生态状态评价从海岛景观和生态系统两个层次进行分析．前者主要利用3S技术所获取的信息，从宏观角度定量分析海岛景观格局变化；后者从海岛生物和非生物环境两部分，采用与历史资料及相关环境质量标准对比的方法，分析海岛岛陆、潮间带及近海海域生态系统现状．海岛生态服务功能评价则从海岛物质生产、调节功能、支持功能及社会文化功能4个方面，分析海岛生态系统的服务能力．文中提出的海岛生态综合评价的框架、方法，可为海岛生态系统综合评价与管理提供参考．     

海洋渔业对海洋生态系统的影响及其管理的探讨

海洋渔业对海洋生态系统的影响越来越受到人们的重视,考虑生态系统的管理已经成为海洋渔业管理的发展趋势.作者分析了海洋渔业对海洋生态系统产生的影响,包括捕捞活动对目标和非目标种产生的危害、渔业资源栖息地和环境破坏、生物多样性降低等;分析了国际上考虑生态系统的海洋渔业管理的法律框架、国际组织和有关国家的实践及其具体措施,指出了中国在此方面存在的问题:海洋生态系统的基础科学研究缺乏系统性和全面性;基于生态系统的海洋渔业管理的理论研究比较缺乏;相关的法律框架不够完善等.讨论了应用生态系统方法的海洋渔业管理与传统的海洋渔业管理间的关系,指出生态系统方法在其实践中将存在各种问题,认为生态系统方法应有选择地应用.对中国海洋渔业管理如何应用生态系统方法,建议:(1)加强海洋生态系统的基础科学研究;(2)开展基于生态系统的海洋渔业管理理论和方法研究;(3)逐步建立相关的法律和制度框架;(4)开展广泛的多部门合作和国际合作.     

Rare earth elements-rich phase and enriching mechanism in sediments from CC area, the Pacific Ocean

Compared to North American shale composition (NASC),REE contents of sediments from the CC area in the Pacific Ocean are obviously high except that cerium has equal content to that of NASC.Three-valence rare earth elements were completely enriched in phosphate-phase and cerium in iron-phase.Rare earth elements in the sediments were originally derived from seawater.During lithigenic and minerogenic processes of metalliferous nodules,three-valence rare earth elements in sediments mobilized and incorporated into sediments as authigenous biogenic-apatite,while cerium had change from Ce³⁺ to Ce⁴⁺ and directly precipitated from seawater and entered metalliferous nodules and caused Ceanomalies in REE pattern in sediments.     

State Estimation of the North Pacific Ocean by a Four-Dimensional Variational Data Assimilation Experiment

A four-dimensional variational data assimilation system has been applied to an experiment to describe the dynamic state of the North Pacific Ocean. A synthesis of available observational records and a sophisticated ocean general circulation model produces a dynamically consistent dataset, which, in contrast to the nudging approach, provides realistic features of the seasonally-varying ocean circulation with no artificial sources/sinks for temperature and salinity fields. This new dataset enables us to estimate heat and water mass transports in addition to the qualification of water mass formation and movement processes. A sensitivity experiment on our assimilation system reveals that the origin of the North Pacific Intermediate Water can be traced back to the Sea of Okhotsk and the Bering Sea in the subarctic region and to the subtropical Kuroshio region further south. These results demonstrate that our data assimilation system is a very powerful tool for the identification and characterization of ocean variabilities and for our understanding of the dynamic state of ocean circulation. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

珊瑚礁生态系统功能产生机制及评价方法

生态系统功能是指生态系统维持自身或其他生态系统健康,并直接或间接为人类提供产品和服务的能力。客观评价珊瑚礁生态系统功能对实现珊瑚礁资源有效保护和可持续利用有重要意义。本研究梳理归纳了生态系统功能的概念内涵,分析了珊瑚礁生态系统功能的产生机制;初步构建了基于珊瑚礁生态系统功能指数(coral reef ecosystem function index, CREFI)的珊瑚礁生态系统功能评价方法;并以徐闻国家级珊瑚礁自然保护区为例,利用2006年和2016年调查数据对珊瑚礁生态系统功能进行定量评价。结果显示,徐闻国家级珊瑚礁自然保护区2016年的CREFI高于2006年,主要是由于珊瑚礁的死亡率有所降低和食草性鱼类种数明显增加;CREFI具有清晰的应用目标和理论框架,评价结果能清晰地反映珊瑚礁生态系统功能的时空差异,较好地评价珊瑚礁生态系统的功能稳定性和健康状况,可作为一种珊瑚礁生态系统功能定量评价模型,为珊瑚礁生态系统管理和决策提供参考。     

北太平洋大气沉降的时空特征及其对副极区海洋生态系统的影响

北太平洋副极地海区作为全球海洋三个高营养盐低叶绿素(high nutrient and low chlorophyll, HNLC)海区之一, 其浮游植物生长受到微量元素铁的限制。对于开阔大洋, 大气沉降是海洋表层铁的一个重要来源, 铁元素沉降进入海洋后能够促进浮游植物生长, 进而引起海洋初级生产力和生物泵的响应。本文利用SPRINTARS(Spectral Radiation-Transport Model for Aerosol Species)模式的时长为20a的日均大气沉降数据, 对北太平洋海区大气沉降的时空特征进行了分析。结果表明, 进入北太平洋海区的大气沉降量为26.81Tg·a^-1, 并且存在显著的季节变化: 春季最高, 冬季最低, 5月份进入海洋的沉降量达到峰值。大气沉降主要来源于陆地区域, 在风场的驱动下向海洋传输, 因此大气沉降量的空间分布呈现出西高东低的特征。本文以2010年8月中旬卫星观测到的一次强沙尘(即高大气沉降量)事件为例, 研究了大气沙尘的传播路径。进一步结合2001年4月9—12日及2008年4月20—22日的沙尘事件, 分析了西北太平洋K2站位(47°N, 160°E)附近海域海洋初级生产力对大气沉降——沙尘事件的响应。结果表明, 三次沙尘事件后, K2站位的颗粒有机碳通量、叶绿素浓度均有明显增加, 即沙尘事件对北太平洋副极区海洋初级生产力存在促进作用。     

基于文献计量分析的南大洋生态环境研究现状与展望

南大洋是目前受人为活动干扰最少的区域,在平衡全球气候变化、维持生物多样性方面扮演了重要角色。由于其独特的自然条件和地理区位,各国学者自20世纪90年代起就开始对南大洋生态环境进行深入研究。为厘清全球范围内的南大洋生态环境研究现状、预测未来研究趋势,本文采用文献计量学的研究方法,统计了Web of Science核心数据库中已发表的南大洋生态环境相关研究论文,共获得有效论文7 491篇。基于VOSviewer软件分析了1990—2020年间关于南大洋生态环境的论文发表数量、发表机构、发表期刊、核心作者及主要研究主题,结果表明：(1)南大洋生态环境的相关研究逐年增加,1997年《京都议定书》的签订及其2005年的正式生效是南大洋生态环境研究数量明显上升的时间节点;(2)美国是南大洋生态环境研究的领军国家,拥有3个发文数量排名前十的科研机构;英国和澳大利亚也是南大洋生态环境研究的主要国家,其科研机构发文数量排名靠前;中国的南大洋生态环境研究起步较晚,目前仍处于追赶阶段,但与欧美国家的差距正逐步缩小;(3)30年间南大洋生态环境的主要研究领域包括“气候变化”“浮游植物”“南极磷虾种群”“海洋生...     

南太平洋富稀土海区海水中的溶解态稀土元素空间分布特征研究

深海富稀土沉积物因其资源潜力巨大,近年来备受关注。一般认为,沉积物中稀土元素和钇（总称REY）的主要来源为上覆海水,但针对富稀土海区上覆海水中REY的研究较少。本研究针对南太平洋富稀土海区采集的3个站位的全水深海水样品,测试出了15种溶解态REY,并对比了邻近海域已发表的数据,分析了该海区REY的空间分布特征。研究区表层水中溶解态REY浓度主要受风尘输入影响,而中层和深层水体中溶解态REY浓度主要受水团控制。经过澳大利亚后太古代页岩（PAAS）和北太平洋深层水（NPDW）归一化后的配分模式可确定REY间的分馏特征,分辨出不同水团。与其他大洋中报道的REY数据比较发现,表层水中REY浓度受风尘和河流输入影响导致差别较大,中层水中REY浓度与印度洋较为接近,深层水中REY浓度与不同大洋的水团年龄表现为正相关趋势,即REY浓度由小到大依次为大西洋、印度洋、南太平洋、北太平洋。