单体分子放射性碳同位素分析在海洋科学及环境科学研究中的应用

单体分子放射性碳同位素分析(CSRA)是近十几年来发展起来的一项新兴的分析手段,将所需的单体分子(生物标志物)从复杂的环境样品基质中分离并富集,再进行加速质谱仪(AMS)的放射性碳(14C)测定。这种分子水平的放射性碳同位素测定技术能够揭示出总有机质同位素组成的异质性,为解释有机碳的来源、迁移和转化等提供了新型的手段。在海洋科学研究中,单体分子放射性碳同位素分析已应用于计算碳在全球各储库的逗留时间并揭示和定量估算化石源有机碳的输入、指示沉积物的搬运过程、示踪微生物的代谢途径、改进沉积物年代学等;在环境科学研究中,单体分子放射性碳同位素分析可用于有毒物质(如多环芳烃)的源解析,示踪有机污染环境中微生物的代谢途径等。伴随着单体分子分离技术的改进及AMS灵敏度的提高,CSRA技术的应用会更加广泛。     

北部湾北部生态系统结构与功能研究Ⅱ.浮游动物数量分布及优势种

为了解北部湾北部海区浮游动物数量分布规律及优势种组成,2006—2007年对北部湾进行4个航次的综合性调查。根据浮游动物样品分析结果,研究了北部湾北部浮游动物的丰度、生物量和优势种组成,并利用Spearman等级相关法分析丰度与环境因子间的关系。研究结果表明,北部湾北部浮游动物丰度年均值(183.5±142.9)ind/m3,丰度的季节分布由高到低依次为秋季、夏季、冬季、春季;生物量年均值(139.5±116.8)mg/m3,由高到低依次为春季、秋季、冬季、夏季特征。平面分布上,春、秋两季丰度分布呈远岸高近岸低的趋势,而夏、冬两季则在近岸海域形成高丰度区。生物量的平面分布趋势与丰度的分布趋势基本一致。丰度变化与环境因子的相关性显著,水深、温度及叶绿素a浓度是影响丰度分布的主要因素。肥胖软箭虫Flaccisagitta enflata、亚强次真哲水蚤Subeucalanus subcrassus和间型莹虾Lucifer intermedius在北部湾北部的优势地位显著,优势种演替具有明显的季节性。     

Design of a hydraulic power take-off system for the wave energy device with an inverse pendulum

This paper describes a dual-stroke acting hydraulic power take-off （PTO） system employed in the wave energy converter （WEC） with an inverse pendulum. The hydraulic PTO converts slow irregular reciprocating wave motions to relatively smooth, fast rotation of an electrical generator. The design of the hydraulic PTO system and its control are critical to maximize the generated power. A time domain simulation study and the laboratory experiment of the full-scale beach test are presented. The results of the simulation and laboratory experiments including their comparison at full-scale are also presented, which have validated the rationality of the design and the reliability of some key components of the prototype of the WEC with an inverse pendulum with the dual-stroke acting hydraulic PTO system.     

长江口及其邻近陆架区夏季网采浮游植物及其影响因素

2009年6、8月长江口及其邻近陆架区的网采样品中检出浮游植物9门395种(含223种硅藻与125种甲藻)。浮游植物丰度8月(3 077.15×104 cells/m3)显著高于6月(107.80×104 cells/m3)。随长江冲淡水势力增强,位于长江口的丰度高值区8月较6月更偏外侧。种类丰富度8月高于6月,但多样性和均匀度指数略低于6月。6月尖刺伪菱形藻和三角角藻占绝对优势,8月优势种主要有尖刺伪菱形藻、笔尖形根管藻和铁氏束毛藻。骨条藻虽非优势种,但在长江冲淡水区丰度较高。相似性分析和多维尺度分析表明,浮游植物群落组成时空差异显著。典范对应分析表明,温度和盐度是分别影响6、8月群落分布的首要因子。根据水动力和化学参数,该区浮游植物群落分布与环流变化和水团消长密切相关。     

20世纪南极菲尔德斯半岛毛皮海豹食谱比例变化的同位素混合模型比较分析

稳定同位素比值分析已成功用于示踪动物的食物来源研究,近年来已发展了多个同位素混合模型用于计算混合物中多来源物质的组成比例。本文以过去百年来南极菲尔德斯半岛南极毛皮海豹(Arctocephalus gazella)毛发的C、N同位素数据为基础,运用同位素混合模型中的欧几里得距离法、线性模型和贝叶斯模型进行计算、分析和比较,得到毛皮海豹食谱中南极磷虾(Euphausia superb)、南极电灯鱼(Electrona antarctica)和尼氏裸灯鱼(Gymnoscopelus nicholsi)所占比例随时间的变化趋势。各模型计算得出的结果可分为两组,分别是欧几里得距离法公式(1)和(2)的结果,表现为近百年来毛皮海豹食谱中Euphausia superb比例与其毛发稳定N同位素比值呈同步上升的趋势;第二组为欧几里得距离法公式(3)、线性模型和贝叶斯模型的结果,Euphausia superb比例与毛皮海豹毛稳定N同位素比值呈反相关关系。综合对比研究区域气候、海冰环境变化背景和已有的南极磷虾种群密度调查资料分析,第二组模型结果与实际情况较为相符,可用于讨论食物比例的时间变化趋势。近百年来,菲尔德斯半岛毛皮海豹食谱中Euphausia superb的比例显著下降,很可能是由于区域气候快速变暖和海冰的消退造成的。本文的计算结果指示西南极半岛气候变暖已显著影响到区域海洋食物链变化。     

北冰洋楚科奇海浮游细菌丰度和生产力及其分布特征

2012年夏季中国第5次北极科学考察期间,对北冰洋楚科奇海及其北部边缘海浮游细菌丰度和生产力进行了测定,并将其与环境因子进行了相关性分析。结果显示,楚科奇海浮游细菌丰度的变化范围为0.56×108~6.41×108 cells/dm3,平均为2.25×108 cells/dm3;细菌生产力介于0.042~1.92mg/(m3·d)(以碳计)之间,平均为0.54mg/(m3·d)(以碳计),与已有研究结果基本相当。陆架区细菌丰度和生产力要明显高于北部边缘区,但前者的单位细菌生产力则较低。与环境因子的相关性分析显示,细菌丰度与温度和叶绿素a浓度存在显著正相关(p0.01),表明北极变暖导致的海水升温及浮游植物生物量的增加均会促进细菌的生长,从而进一步提高细菌在海洋生态系统和碳循环中的作用。但陆架区的细菌生产力与环境参数均没有显著相关性,表明其影响因素较为复杂;生产力在北部边缘区则仅与叶绿素a存在显著正相关(p0.01),表明浮游植物生长过程产生的溶解有机碳(DOC)是细菌生长最为主要的碳源,碳源的单一可能制约细菌的生产从而导致该海域无冰状态下细菌丰度的增加不如预期,但融冰过程带来的大量DOC将促进细菌活性的增加。     

基于HJ-1A高光谱的黄河口碱蓬和柽柳盖度反演模型研究

碱蓬和柽柳是黄河口湿地典型的盐生植物类型,是多种保护珍禽的主要栖息地,具有景观尺度较小、分布广且多混生的特点。应用覆盖黄河口北部潮滩的HJ-1A高光谱遥感影像,基于现场测量的端元光谱和从遥感影像中使用顺序最大角凸锥法(SAMCC)自动提取的端元光谱,应用线性光谱分解法(LSU)、正交子空间投影法(OSP)、匹配滤波法(MF)、最小能量约束法(CEM)和自适应一致估计法(ACE)5种不同光谱解混方法进行混合像元光谱解混,对比两种方法得到的端元光谱分别对碱蓬和柽柳盖度的反演能力,并给出相应的反演模型。结果显示:(1)现场测量端元光谱取得了较好的碱蓬和柽柳盖度反演结果,其中应用LSU方法的光谱解混结果与现场测量盖度的决定系数对于碱蓬和柽柳分别达到了0.88和0.95;(2)两种端元获取方式的光谱解混结果中,LSU和OSP方法均获得了较高的相关性,ACE解混方法的相关性都最低;(3)SAMCC方法提取端元光谱对柽柳的分解结果与现场测量盖度的相关性远高于碱蓬。     

松江鲈(Trachidermus fasciatus)泛素结合酶E2-D2基因的分子克隆及组织表达分析

泛素结合酶(UbcE2)是蛋白泛素化过程中所必需的酶,在泛素转移和底物的特异性识别方面发挥着重要的作用。本实验利用RACE技术克隆获得了全长为993bp的松江鲈泛素结合酶E2-D2基因cDNA序列(命名为TfUbcE2-D2),其开放阅读框为444bp,编码147个氨基酸。通过SMART预测得知,TfUbcE2-D2含有一个UBCc结构域。同源比对结果表明该基因与其他物种的同源性为92.31%。实时荧光定量PCR显示,TfUbcE2-D2广泛表达于松江鲈各组织,在肾脏中的相对表达量最高,其次为鳃。鳗弧菌(Vibrio anguillarum)刺激后,TfUbcE2-D2在血液、脾脏、肝脏和鳃中表达均上调,其中,脾脏和鳃中的表达量上调约40倍。由以上实验结果推测,TfUbcE2-D2可能参与松江鲈的先天免疫防御。     

加拿大海盆北部营养盐限制作用研究

利用2008年夏季中国第三次北极科学考察获得的营养盐、叶绿素a、温度和盐度等数据资料,结合现场营养盐添加实验的结果讨论西北冰洋加拿大海盆北部营养盐对浮游植物生长的限制作用。结果表明:由于融冰水稀释作用,加拿大海盆B80站约20m深度存在较强的盐跃层,阻碍了水体上下混合。较低浓度的溶解无机氮(DIN)和硅酸盐(分别为0.31μmol/L和0.94μmol/L)以及严重偏离Redfield比值的N/P、N/Si比值(分别为0.42和0.32)表明加拿大海盆表层水体存在N和Si限制。根据现场营养盐加富实验各培养组叶绿素a浓度变化、营养盐吸收总量差异和浮游植物种群结构,进一步表明氮是北冰洋海盆首要限制营养盐,而Si则抑制了硅质生物的生长。同时,较小的硝酸盐半饱和常数(Ks)证明即使在营养盐充足的情况下北冰洋海盆浮游植物生长速率也处于较低水平。计算得到各培养组营养盐吸收比例(N/P比值)均大于Redfield比值,可能是培养实验过程中以微型、微微型浮游植物为主,硅藻等小型浮游植物为辅造成的。