山东半岛南北两侧海域真核浮游生物群落特征及与环境因子的相关性分析

为了解山东半岛南北两侧的烟台崆峒岛(KTD)海域和日照东港(DG)海域真核浮游生物群落特征,采用高通量测序技术,以18S rDNA V4区为目标基因,对2017年10月至2018年7月两海域的真核浮游生物多样性进行了检测;同期测定两海域的环境因子(溶解氧、氨氮含量等10个理化指标),并与真核浮游生物丰富度做相关性分析。实验结果表明:通过高通量测序技术共鉴定出浮游生物455种,其中,KTD海域共检测出真核浮游生物36个门类424种;DG海域共检测出真核浮游生物34个门类365种。绿藻门(Chlorophyta)、硅藻门(Diatomea)是两海域浮游植物中整体丰度最高的门类。KTD海域,绿藻门各月丰度在3.0%—21.3%之间,其中2018年7月(K1807)最高,达到了21.3%;硅藻门各月丰度在2.0%—16.59%之间,其中2018年2月(K1802)最高,达到了16.59%。DG海域,绿藻门各月丰度在2.0%—12.3%之间,其中2017年11月份(D1711)最高,达到了12.3%;硅藻门各月丰度在2.0%—47.0%之间,其中1月(D1801)最高,达到了47.0%。占优势地位的浮游动物主要是节肢动物门类的物种,其每月丰度分别在6.0%—38.9%和7.6%—48.6%之间。环境因子相关性分析表明水温、DO、pH、硅酸盐、硝酸盐氮等环境因子为影响该海域浮游生物群落结构的主要因子。研究结果对了解双壳经济贝类养殖区饵料组成及其在时空的变化,对海岸带食物网、生态基础管理和海洋经济贝类养殖生产等方面提供数据支撑。     

黑海参(Holothuria atra)对环境沉积物的摄食选择及消化系统功能适应性研究

黑海参(Holothuria atra)是热带珊瑚礁大型底栖动物群落中的代表种类之一,其摄食活动对珊瑚礁生境底质有机物的循环再利用具有重要作用。本文研究了三亚蜈支洲岛典型热带珊瑚礁海域野生黑海参的沉积物选择特征及其触手和消化系统结构功能的适应性。结果表明,黑海参摄取的沉积物颗粒相对较粗,其中粒径0.25mm部分占到了总重量的96.67%。触手上3—6个乳突形成乳突簇[直径(283.00±40.94)μm],适宜摄取大颗粒沉积物。黑海参胃内含物有机物含量显著高于环境沉积物,证实其对有机物含量的选择性;粒径0.25mm部分有机物含量占摄入总有机物量的75%,与环境沉积物中相同粒度的有机物总量占比接近(76%),表明黑海参选择的沉积物粒径范围有效保证了其高效摄入有机质。黑海参前肠的脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶、胰蛋白酶活性最高,同时绝大部分的有机质(98.33%)在前肠被吸收。组织学定量分析表明,黑海参前肠黏膜层厚度最大,占总厚度的56.33%,这与其高效吸收有机质的功能相适应;后肠的肠壁总厚度和黏膜下层、肌层厚度均显著高于前肠和中肠,表明其具有相对更好的弹性和收缩能力,适合于大颗粒有机质的高效输送与排出。研究结果证实,黑海参摄食器官和消化道独特的结构与功能保证了其在珊瑚砂粗颗粒生境中高效摄取有机物。     

空间互相关方法在分析海底沙波迁移规律中的应用

海底沙波具有显著的活动性并能够对海底工程设施造成潜在威胁,因此对海底沙波活动性的评估一直以来受到广泛关注。目前大多数研究者仍利用平面剖面对比来分析海底沙波的迁移特征。然而,该方法难以全面高效地获取海底沙波二维平面迁移矢量。本文基于2007年和2009年的高分辨率多波束测深数据,详细阐述了空间互相关方法在分析北部湾东南海域海底沙波迁移规律中的应用过程。利用实测数据进行对比分析,获得了研究区海底沙波的活动特征,并进一步讨论了空间互相关算法中不同参数的选取对结果的影响。结果显示,利用空间互相关分析方法能够有效获取海底沙波二维迁移矢量,获得的海底沙波迁移速率和迁移方向与前人研究成果吻合,表明了该方法的可行性和可靠性。但在对实际DTM数据进行空间互相关分析时,需根据海底沙波形态、数据质量等因素选取合适的参数及矢量获取方法。本研究实验了一种确定海底沙波迁移规律的新方法,该方法将有效提升获得海底地形变化规律的效率和准确度,可获得更加精细的海底地形动力过程。     

西沙群岛基底火山碎屑岩中单斜辉石的矿物化学特征及其地质意义

本文利用电子探针对南海西沙群岛琛航岛珊瑚礁底部火山碎屑岩中的单斜辉石矿物的化学特征进行了研究。结果表明,该单斜辉石属于富钙透辉石,部分有正环带结构,从核部到边部Ca、Fe、Ti的含量逐渐增加,是岩浆正常结晶顺序的反映,说明该区域的岩浆演化是向着富Ca、Fe、Ti方向发展的。主量元素数据显示,单斜辉石具有低Si高Al的特征(SiO₂=41.40%～48.44%,Al₂O₃=5.54%～10.20%),且AlⅣ含量较高,说明母岩浆为不饱和碱性岩浆系列;此外,单斜辉石Ca含量偏高,Ca/(Ca+Mg+Fe)值在46.1%～51.4%之间,推测是母岩浆的高Ca含量导致了大量高钙辉石的产出。结合西沙海域的地震和构造资料,推测琛航岛珊瑚礁的基底是玄武质火山碎屑岩组成的平顶状海山,系岩浆穿过断裂发育的岩石圈层在西沙群岛的海底喷发,随后火山碎屑物质经过堆积、固结作用而形成;该火山碎屑岩的原岩为板内碱性玄武岩。     

中国物理海洋学研究70年:发展历程、学术成就概览

本文概略评述新中国成立70年来物理海洋学各分支研究领域的发展历程和若干学术成就。中国物理海洋学研究起步于海浪、潮汐、近海环流与水团,以及以风暴潮为主的海洋气象灾害的研究。随着国力的增强,研究领域不断拓展,涌现了大量具有广泛影响力的研究成果,其中包括:提出了被国际广泛采用的“普遍风浪谱”和“涌浪谱”,发展了第三代海浪数值模式;提出了“准调和分析方法”和“潮汐潮流永久预报”等潮汐潮流的分析和预报方法;发现并命名了“棉兰老潜流”,揭示了东海黑潮的多核结构及其多尺度变异机理等,系统描述了太平洋西边界流系;提出了印度尼西亚贯穿流的南海分支(或称南海贯穿流);不断完善了中国近海陆架环流系统,在南海环流、黑潮及其分支、台湾暖流、闽浙沿岸流、黄海冷水团环流、黄海暖流、渤海环流,以及陆架波方面均取得了深刻的认识;从大气桥和海洋桥两个方面对太平洋–印度洋–大西洋洋际相互作用进行了系统的总结;发展了浅海水团的研究方法,基本摸清了中国近海水团的分布和消长特征与机制,在大洋和极地水团分布及运动研究方面也做出了重要贡献;阐明了南海中尺度涡的宏观特征和生成机制,揭示了中尺度涡的三维结构,定量评估了其全球物质与能量输运能力;基本摸清了中国近海海洋锋的空间分布和季节变化特征,提出了地形、正压不稳定和斜压不稳定等锋面动力学机制;构建了“南海内波潜标观测网”,实现了对内波生成–演变–消亡全过程机理的系统认识;发展了湍流的剪切不稳定理论,提出了海流“边缘不稳定”的概念,开发了海洋湍流模式,提出了湍流混合参数化的新方法等;在海洋内部混合机制和能量来源方面取得了新的认识,并阐述了混合对海洋深层环流、营养物质输运等过程的影响;研发了全球浪–潮–流耦合模式,推出一系列海洋与气候模式;发展了可同化主要海洋观测数据的海洋数据同化系统和用于ENSO预报的耦合同化系统;建立了达到国际水准的非地转(水槽/水池)和地转(旋转平台)物理模 型实验平台;发展了ENSO预报的误差分析方法,建立了海洋和气候系统年代际变化的理论体系,揭示了中深层海洋对全球气候变化的响应;初步建成了中国近海海洋观测网;持续开展南北极调查研究;建立了台风、风暴潮、巨浪和海啸的业务化预报系统,为中国气象减灾提供保障;突破了国外的海洋技术封锁,研发了万米水深的深水水听器和海洋光学特性系列测量仪器;建立了溢油、危险化学品漂移扩散等预测模型,为伴随海洋资源开发所带来的风险事故的应急处理和预警预报提供科学支撑。文中引用的大量学术成果文献(每位第一作者优选不超过3篇)显示,经过70年的发展,中国物理海洋学研究培养了一支实力雄厚的科研队伍,这是最宝贵的成果。这支队伍必将成为中国物理海洋学研究攀登新高峰的主力军。     

基于线粒体COI和16S rRNA基因的中国沿海相手蟹系统发育研究

相手蟹科的诸多种类因其形态极其相似成为方蟹总科分类中疑问较多的一个类群。通过对中国沿海相手蟹线粒体COI和16S rRNA基因序列进行分子系统发育分析,结果表明14种相手蟹COI和16S rRNA基因序列之间差异分别为5.7%～14.5%和1.5%～12.1%,均达到了种间差异水平。构建的系统发育树显示,14种相手蟹分别为独立有效物种,但分属于拟相手蟹属和近相手蟹属的4种拟相手蟹和3种近相手蟹,没有分别形成2个独立的支系,而是混合聚成一大支系。而属于螳臂相手蟹属的无齿螳臂相手蟹则首先与属于中相手蟹属的中华中相手蟹聚成一支,再与红螯螳臂相手蟹聚为一大支,表现出与形态分类的不一致。错综复杂的分子系统关系预示着相手蟹类为多系起源,也表明它们之间的种间关系乃至于属间关系尚有诸多问题有待进一步厘定。     

卡里马塔海峡水体交换的季节变化

Four trawl-resistant bottom mounts, with acoustic Doppler current profilers(ADCPs) embedded, were deployed in the Karimata Strait from November 2008 to June 2015 as part of the South China Sea-Indonesian Seas Transport/Exchange and Impact on Seasonal Fish Migration(SITE) Program, to estimate the volume and property transport between the South China Sea and Indonesian seas via the strait. The observed current data reveal that the volume transport through the Karimata Strait exhibits significant seasonal variation. The winteraveraged(from December to February) transport is –1.99 Sv(1 Sv=1×10~6 m~3/s), while in the boreal summer(from June to August), the average transport is 0.69 Sv. Moreover, the average transport from January 2009 to December2014 is –0.74 Sv(the positive/negative value indicates northward/southward transport). May and September are the transition period. In May, the currents in the Karimata Strait turn northward, consistent with the local monsoon. In September, the southeasterly trade wind is still present over the strait, driving surface water northward, whereas the bottom flow reverses direction, possibly because of the pressure gradient across the strait from north to south.     

印尼贯穿流源区马鲁古海与哈马黑拉海水团来源的季节和年际变化

So far, large uncertainties of the Indonesian throughflow(ITF) reside in the eastern Indonesian seas, such as the Maluku Sea and the Halmahera Sea. In this study, the water sources of the Maluku Sea and the Halmahera Sea are diagnosed at seasonal and interannual timescales and at different vertical layers, using the state-of-the-art simulations of the Ocean General Circulation Model(OGCM) for Earth Simulator(OFES). Asian monsoon leaves clear seasonal footprints on the eastern Indonesian seas. Consequently, the subsurface waters(around 24.5σ_θ and at ～150 m) in both the Maluku Sea and the Halmahera Sea stem from the South Pacific(SP) during winter monsoon, but during summer monsoon the Maluku Sea is from the North Pacific(NP), and the Halmahera Sea is a mixture of waters originating from the NP and the SP. The monsoon impact decreases with depth, so that in the Maluku Sea, the intermediate water(around 26.8σ_θ and at ～480 m) is always from the northern Banda Sea and the Halmahera Sea water is mainly from the SP in winter and the Banda Sea in summer. The deep waters(around27.2σ_θ and at ～1 040 m) in both seas are from the SP, with weak seasonal variability. At the interannual timescale,the subsurface water in the Maluku Sea originates from the NP/SP during El Ni?o/La Ni?a, while the subsurface water in the Halmahera Sea always originates from the SP. Similar to the seasonal variability, the intermediate water in Maluku Sea mainly comes from the Banda Sea and the Halmahera Sea always originates from the SP. The deep waters in both seas are from the SP. Our findings are helpful for drawing a comprehensive picture of the water properties in the Indonesian seas and will contribute to a better understanding of the ocean-atmosphere interaction over the maritime continent.     

秦皇岛近岸海域绿藻微观繁殖体的分布以及在绿潮形成中的作用

2015年以来,秦皇岛近岸海域暴发了绿潮,对北戴河旅游区的环境和生态系统造成了严重影响。绿藻微观繁殖体在绿潮的形成过程中起到重要作用,主要包括孢子、配子、幼苗和营养片段。绿藻微观繁殖体作为绿潮的“种源”,其分布规律可以反映绿潮的“藻源”位置。本研究于2016年4-9月和2017年1月对秦皇岛近岸海域绿藻微观繁殖体的调查,探究了其分布规律以及生物量变化。结果显示,绿藻微观繁殖体主要分布在近岸海域,由近岸向远岸海域逐渐降低。绿藻微观繁殖体的数量在7、8月份最高,在冬季最低。受绿潮影响严重的海域微观繁殖体数量高于其它海域。秦皇岛近岸海域的绿藻微观繁殖体为该海域绿潮的种源,其分布规律表明秦皇岛近岸海域绿潮起源于本地。     

基于HYCOM再分析数据研究琉球海流的形成与起源

The origin of the Ryukyu Current(RC) and the formation of its subsurface velocity core were investigated using a 23-year(1993–2015) global Hybrid Coordinate Ocean Model(HYCOM) dataset. The volume transport of the RC comes from the Kuroshio eastward branch(KEB) east of Taiwan and part of the North Pacific Subtropical Gyre(pNPSG). From the surface to 2 000 m depth, the KEB(p-NPSG) transport contributes 41.5%(58.5%) to the mean total RC transport. The KEB originally forms the subsurface velocity core of the RC east of Taiwan due to blockage of the subsurface Kuroshio by the Ilan Ridge(sill depth: 700 m). Above 700 m, the Kuroshio can enter the East China Sea(ECS) over the Ilan Ridge, meanwhile, the blocked Kuroshio below 700 m turns to the right and flows along the Ryukyu Islands. With the RC flowing northeastward, the p-NPSG contribution strengthens the subsurface maximum structure of the RC owing to the blockage of the Ryukyu Ridge. In the surface layer, the pNPSG cannot form a stable northeastward current due to frequent disturbance by mesoscale eddies and water exchange through the gaps(with net volume transport into ECS) between the Ryukyu Islands.