冰层取心回转钻进模拟实验台的设计与测试

极地钻探实践表明,冰盖底部冰岩交界附近地质情况异常复杂,不但可能存在暖冰、基底融水,甚至还存在厚度不等的冰岩夹层,取心钻探异常困难,而优选钻头类型、确定合理的钻进参数是保证其安全、快速钻进的重要因素。本文设计了一套能够模拟冰层回转钻进的实验台,其技术参数为：钻压、转速分别可在0～10 kN、0～300 r/min范围内调节,最大扭矩约100 N·m。该实验台能够测量钻头切削具温度、钻孔深度及钻进速度等参数,为深入研究钻头类型及结构参数、钻进参数对扭矩、钻速和切削温度的影响规律提供了手段。采用PDC复合片钻头进行了冰钻实验,结果表明,实验台能够准确调节钻压和转速,可满足实验要求。     

不同营养条件下铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和小球藻(Chlorella vulgaris)的生长竞争行为

蓝藻的暴发通常是藻类之间竞争的结果,了解环境中蓝藻与其它藻类的竞争特点和生存策略对揭示藻华暴发的机制及治理具有重要意义。本文以营养竞争为例,以铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和小球藻(Chlorella vulgaris)为受试对象,通过测定细胞密度、胞内C、N、P、S四种主要元素含量以及培养基中总氮(TN)、总磷(TP)的消耗,研究不同营养等级(超富营养、富营养、中营养、贫营养)以及单独N、P限制下两种藻在单独培养和共生培养条件下的生长特征和竞争行为。结果表明:(1)在超富营养、富营养、中营养、贫营养条件时,单独培养下的两种藻生物量与营养丰富程度呈正相关;(2)共培养条件下,在高营养水平时铜绿微囊藻在竞争中占优势,低营养水平时小球藻具有竞争优势;(3)胞内C、N、P、S的测定发现,随着营养水平的下降,两种藻胞内N、P的百分含量逐渐减少,而C、S并未呈现显著变化;(4)N限制时,铜绿微囊藻的半饱和常数Ks及最大比增长率μmax均大于小球藻;P限制条件下铜绿微囊藻的半饱和常数Ks小于小球藻,而最大比增长率μmax大于小球藻。综合分析,同一营养条件下,铜绿微囊藻竞争优势的先决因子是N,小球藻是P。因此,从营养竞争与生物适应力角度考虑,降低水体中富余的N或适当提高P的浓度可让小球藻获得竞争优势,对限制单一物种的形成具有平衡作用,可作为防治藻华的潜在方法。     

日本囊对虾Marsupenaeus japonicus)组织蛋白酶D基因克隆及表达分析

组织蛋白酶D是溶酶体天冬氨酸蛋白酶家族的主要成员,广泛参与动物机体细胞内蛋白质的降解过程,对维持细胞稳态和正常代谢具有重要的作用。为研究组织蛋白酶D在甲壳动物非特异性免疫和幼体发育过程中的作用,本研究采用RACE技术首次克隆得到日本囊对虾组织蛋白酶D基因cDNA序列,命名为MjCatD,其中开放阅读框长为1161 bp,编码386个氨基酸残基。序列分析和同源建模显示该基因编码的蛋白含有保守的N-糖基化位点、天冬氨酸蛋白酶签名序列、酶活化位点和非消化性组织蛋白酶D的特征序列,并且呈保守的双叶形结构。同源性比较和系统进化分析发现,MjCatD与斑节对虾、美洲螯龙虾和脊尾白虾相似性较高,并且与它们紧密聚为一支。实时荧光定量PCR结果显示,MjCatD基因在日本囊对虾多个组织中均有表达,其中肝胰腺中表达量最高。在白斑综合征病毒(white spot syndrome virus, WSSV)感染后3～24 h日本囊对虾肝胰腺中MjCatD的表达量逐渐下降,而在48 h急剧上调至最高表达量并且与对照组差异极显著(P<0.01)。此外,MjCatD基因在幼体发育不同阶段中也表现出明显的变化趋势。以上研究表明,MjCatD基因可能参与日本囊对虾先天免疫反应和幼体发育过程。     

深海嗜热异化铁还原菌Caloranaerobacter ferrireducens DY22619T对不同铁氧化物的铁还原特性

异化铁还原微生物在铁元素的地球化学循环中具有重要意义。深海热液活动是大洋铁元素的重要来源,目前深海热液环境中铁代谢相关微生物研究很少。本文对一株分离自深海热液区的嗜热异化铁还原菌新种Caloranaerobacter ferrireducens DY22619T的铁还原特性进行分析,比较了该菌对无定形羟基氧化铁、无定形铁氧化物和针铁矿3种不同铁氧化物的铁还原速率;并利用透射电镜对矿化产物进行矿物形貌、组成元素和晶型的分析。研究发现该菌生长在指数期至稳定期时,铁还原速率最快,其中对无定形羟基氧化铁和无定形铁氧化物的还原速率较高,达2.82 μmol/h和2.15 μmol/h;透射电镜结果表明,该菌可将3种不同胞外铁氧化物均还原矿化形成颗粒状磁铁矿,由针铁矿矿化形成的磁铁矿少但粒径最大,而由无定形铁氧化物形成的磁铁矿晶面不同于另外两种铁氧化物。结果表明,该菌有很强的铁还原和矿化能力,能厌氧呼吸还原三价铁氧化物,但是铁氧化物的性质对该菌胞外铁还原能力和矿化形成的磁铁矿的性质有重要影响。本研究为认识深海热液环境中异化铁还原菌在铁元素的地球化学循环和生物成矿过程提供了参考。     

黄、东海陆架2011年秋季活体浮游有孔虫生态分布

现代活体浮游有孔虫的生态研究是其古环境重建应用的重要基础。根据黄、东海陆架2011年秋季采集的20个垂直浮游拖网样品,分析了该海域浮游有孔虫的秋季生态分布特征。结果表明,黄海秋季基本上没有浮游有孔虫的出现。东海共发现13种活体浮游有孔虫,主要优势属种依次为Globigerinoides sacculifer、Pulleniatina obliquiloculata、Globigerina bulloides、Neogloboquadrina dutertrei和Globigerinoides ruber。浮游有孔虫丰度整体上呈现东南高,西北低的分布格局,这种分布格局反映了浮游有孔虫在黄、东海陆架区的分布主要受外海水影响强弱控制。浮游有孔虫主要属种在东海陆架呈现明显的区域分布差异:暖水种G. sacculifer是秋季陆架海区的主要优势种,其分布格局与总丰度基本一致,相对含量从南至北、从东至西逐渐降低,主要受区域表层海水温度变化的控制。G. bulloides与G. sacculifer呈相反的含量分布变化,其高含量主要出现在东海中陆架,从北往南逐渐降低,此外,在闽浙沿岸也有较高含量,表明了温度和生产力是影响G. bulloides在黄、东海陆架分布的主要因素。秋季P. obliquiloculata和N. dutertrei的高含量主要出现在东海南部中陆架区和济州岛西南黄海暖流影响区,可能受暖水与生产力的共同制约。     

基于海浪谱分解与重构的资料同化试验

针对有效波高资料提出一种海浪谱分解与重构的资料同化方案:利用历史时段内的有效波高观测资料和模式计算波高场,采用最优插值方法得到分析波高场;在WAVEWATCH-Ⅲ模式的波浪能量密度谱和有效波高分析值之间引入一个变异系数矩阵,描述模式的误差,以此为状态向量构建卡尔曼滤波系统,对分解过的海浪谱进行修正和重构,得到同化后的海浪谱初始场。利用美国阿拉斯加湾北部海域的7个浮标站进行同化和72 h预报试验,对连续1个月的预报结果进行统计表明:采用该同化方案后24 h预报结果的有效波高均方根误差比未同化的结果降低了0.13 m;同化方案对预报效果的影响可持续36 h左右,随着预报时效延长,同化的效果减弱。     

白令海夏季浮游植物的群落结构与时空变化

通过1999年和2010年夏季同期7月在白令海(169°E~166°W,50°N~67°N)获取的94份浮游植物样品分析,获得了近十年的始末两个时间节点的浮游植物群落结构与时空变化,探讨了浮游植物群落动态及其与环境因素的关联。研究结果显示,共鉴定浮游植物(>10μm)5门58属153种,分为3个生态类群。硅藻是浮游植物的主体,种类多丰度高,占总种类数目的66.7%,占总丰度的95.2%。鉴于样品属性和空间范围的不同,物种组成有细微差别,丰度有较大差异且空间分布明显不同,高丰度区受控于上层营养盐供给和表层环流系统。优势种从北方温带大洋性硅藻演变为广温广盐性与冷水性硅藻,1999年以西氏新细齿状藻为第一优势种,柔弱伪菱形藻次之;2010年以丹麦细柱藻为第一优势种,冷水性的诺登海链藻次之并在陆架和陆坡占优。浮游植物群落结构较为稳定,由深水群落和浅水群落组成。深水群落分布于太平洋西北部和白令海盆,种类组成以温带大洋性的西氏新细齿状藻、长海毛藻、大西洋角毛藻和广布性的菱形海线藻、扁面角毛藻、笔尖根管藻为主,丰度低,种间丰度分配均匀,优势种多元化,物种多样性高;浅水群落分布于白令海陆坡和陆架,主要由冷水性的诺登海链藻、叉尖角毛藻、聚生角毛藻和广布性的丹麦细柱藻、旋链角毛藻组成,丰度高,种间丰度分配不均匀,优势种突出,物种多样性低。白令海夏季浮游植物种类组成及丰度变化直接受控于表层环流、营养盐、春季冰缘线等环境因素。     

消油剂处理120#燃料油对海水青鳉(Oryzias melastigma)胚胎抗氧化酶活性影响的研究

以海水青鳉(Oryzias melastigma)胚胎为研究对象,比较了120#燃料油分散液(water-accommodated fractions,WAFs)与乳化液(biologically enhanced water-accommodated fractions,BE-WAFs)的急性毒性效应,并研究了不同浓度(40、100、250 mg/L)下WAFs、BE-WAFs对胚胎内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽硫转移酶(GST)活性的影响。结果表明:在受到石油烃的氧化胁迫后,海水青鳉胚胎内3种抗氧化酶活性变化明显。随着石油烃浓度的升高和暴露时间的延长,3种酶表现出程度不同的诱导效应和抑制效应。其中受石油烃污染影响最为明显的为SOD酶;而GST酶则对消油剂单独暴露表现较为敏感。实验证明,海水青鳉体内SOD酶活性对石油烃污染反应最为敏感,适合作为监测石油烃污染程度的生物标志物。     

大海马游泳行为及游泳能力测定与分析

利用自制的鱼类游泳能力测定装置,观察了大海马垂直和水平方向的最大临界游速,描述了大海马的游泳行为,并评估其游泳能力。结果表明:水温25.5℃±1.0℃条件下,体长6 cm个体水平方向的临界游速达到峰值为4.23 cm/s±0.23 cm/s;随体长的增加和减少,临界游速都有所下降,体长至约10 cm时临界游速为2.86 cm/s±0.02 cm/s。该物种在水平游泳时,游泳速度与尾部的倾斜角度有关,倾角越大,速度越大,当倾角达到55°时,速度达到最大值,而大于该角度,身体就失去平衡不能进行逆水流游动。大海马体长在6 cm时达到垂直方向的临界游速峰值,为0.372 cm/s±0.014 cm/s,此时的绝对临界速度为0.085 BL/s±0.010 BL/s。至体长增长到13 cm时,基本趋于稳定,与水平方向游速变化趋势相似。     

船舶测报标准存在的问题及修订建议

文章根据《船舶海洋水文气象辅助测报规范》(GB/T 17838—1999)的使用情况和海上观测技术的发展,针对目前存在的主要问题,提出修订标准的几点建议,探讨进一步完善修订的思路和方法,为标准的修订提供参考。