海洋浮游植物快速鉴定与监测技术

浮游植物因巨大的“蓝碳”潜力,有助于国家实现“碳达峰”、“碳中和”目标,是碳计量的重要研究对象。浮游植物种类繁多,细胞结构、形态、丰度差异大,与之关联的分类鉴定工作一直是学界研究重点及难点。高通量基因测序、微流控、高灵敏度等新型生物检测技术的研发是适应海洋浮游植物分类和快速监测需求的。通过综合分析浮游植物鉴定与监测的经典技术方法、快速鉴定与监测技术的发展动态和研究应用进展,并使用VOSviewer对浮游植物的自动监测相关文献进行计量分析,以期为浮游植物分类及生态等相关研究人员拓展研究思路、提升研究效率提供帮助。     

海洋酸化对浮游植物生理生态影响的研究进展

当前全球气候变化下的上层海洋变暖与酸化对以浮游植物为主的海洋生态系产生了重大影响,理解此背景下的海洋浮游植物生理生态响应,对我们理解和抑制全球气候变化具有重要意义。在全球大气二氧化碳分压(p CO2)升高情景下,浮游植物通过光合作用、微生物循环等过程,通过不同功能群对海洋生源要素循环模式的改变,进而影响区域及全球海洋的生物地球化学循环。研究全球浮游植物对海洋酸化生理生态的响应使得我们对生物地球化学系统的认识更加全面、系统。     

海洋蓝藻固氮基因

氮是海洋浮游植物必需的大量元素,又是海洋浮游植物生长的主要限制因子之一,研究氮元素的补充机制对了解海洋生态系统有重要意义。海区氮营养盐的补充主要通过新生氮实现,其主要补充机制为径流输入、大气干湿沉降、水体混合、上升流及生物固氮作用。生物固氮是指固氮生物将大气中的氮气还原成氨的过程,对地球上氮循环和氮平衡具有不可替代的作用。海洋生物固氮作用是维持海洋初级生产力和新生产力的一个重要生态反应。海洋中固氮生物种类较多,主要包括固氮蓝藻、异养细菌和光合细菌。     

青岛近海水域夏季和冬季浮游病毒丰度的分析

利用荧光显微技术(Epifluorescence microscopy,EFM)对青岛近海海域浮游病毒丰度进行了调查,研究了浮游病毒在季节变化、空间变化和昼夜变化的特征,并分析了浮游病毒丰度(Virus Direct Count,VDC)与环境因子的相关性.结果表明,夏季该水域VDC的变化范围为1.21×10 6个/ml-1.54×10 7个/ml,平均值为6.16×10 6个/ml;冬季VDC变化范围为3.45×10 5个/ml-2.60×10 6/ml,平均值为1.45x 10 6个/ml.夏季VDC是冬季的4.25倍,夏季VDC显著高于冬季(P=0.000).水平分布方面,夏季表层、10m和潜水体VDC大致显现出由胶州湾及湾口附近向东西两侧逐渐降低的趋势,胶州湾站位VDC明显高于其他站位(P<0.05);冬季表层、10m和潜水体VDC的水平分布特点为胶州湾、鳌山湾、崂山海域、胶南海域和日照海域为VDC较高区域,崂山以东海域为VDC较低区域.垂直分布方面,夏、冬两季各站位表层VDC都明显高于底层和10m层及潜水体(P<0.05).对胶州湾中部连续站QD09两层VDC昼夜变化的观测发现,夏、冬两季表层和10m层VDC昼夜都有明显波动.夏季两水层VDC变化趋势一致,最高值均在夜间,最低值均在18:00,最高值都约为最低值的3倍;冬季两水层VDC变化趋势没有明显的一致性,VDC最高值是最低值的2倍.对夏、冬两季VDC与Chl-a、水温、盐度、浊度、溶氧浓度之间进行Pearson相关性分析表明,夏季VDC仅与Chl-a呈显著正相关(P<0.01)冬季VDC与水温呈显著的正相关性(P<0.01),与Chl-a、盐度、浊度、溶氧浓度之间呈显著的负相关性(分别为P<0.01).     

海洋短排列高分辨率地震拖缆沉放深度测试分析

海洋短排列、小道距、高分辨率地震勘探具有分辨率、信噪比高和施工便捷的特点,是浅部高分辨率地震勘探的重要手段。由于拖缆整体拖曳长度较短,受作业环境和设备等限制,通常采用加配重物代替水鸟来调节拖缆沉放深度。施工采集状态下的实际监测发现,受潮流、船速、配重量等多种因素影响,电缆和地震震源沉放深度变化较大,有较强的规律性变化。笔者对震源、电缆沉放深度测试结果进行了分析总结,认为地震采集船速控制宜采用稳定对水速度,能在地震资料采集过程中合理地保证较稳定的震源、电缆沉放深度控制,针对高分辨率地震调查目的,地震电缆沉放深度越小越好。该认识对优化海洋短排列、小道距、高分辨率多道地震采集参数,地震精确处理提供了准确、高精度的数据和保障。     

海洋纳米塑料污染现状及其对双壳类的生态毒理效应

随着纳米塑料在海洋中的分布越来越广泛,纳米塑料逐渐演变成目前海洋生态系统中面临的严重环境问题之一,引起人们的广泛关注。纳米塑料比微塑料粒径更小,具有更大的比表面积与吸附力,成为海洋中污染物的重要载体之一,影响深远。双壳类具有滤食特殊摄食方式,可通过食物链影响其他营养级生物,是食物链中重要一环。本文主要就纳米塑料的定义与来源、在海洋中的污染现状、对海洋双壳类的生态毒理效应进行阐述。纳米塑料可以通过海洋生物呼吸和进食过程中摄入体内,在吞噬细胞中诱导氧化应激、线粒体损伤和细胞毒性并产生严重的炎症反应。研究表明,在有其他污染物的存在下,纳米塑料的存在,会增加污染物在海洋生物体内的留滞时间,从而加大其毒性。纳米塑料可以通过食物网对海洋生态系统构成威胁。     

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。