2017年春夏季西北太平洋浮游植物的区域差异及其与不同水团的关系

The West Pacific Ocean is considered as the provenance center of global marine life and has the highest species diversity of numerous marine taxa. The phytoplankton, as the primary producer at the base of the food chain,effects on climate change, fish resources as well as the entire ecosystem. However, there are few large-scale surveys covering several currents with different hydrographic characteristics. This study aimed to explore the relationships between the spatio-temporal variation in phytoplankton community structure and different water masses. A total of 630 water samples and 90 net samples of phytoplankton were collected at 45 stations in the Northwest Pacific Ocean(21.0°–42.0°N, 118.0°–156.0°E) during spring and summer 2017. A total of 281 phytoplankton taxa(5 μm) belonging to 61 genera were identified in the study area. The distribution pattern of the phytoplankton community differed significantly both spatially and temporally. The average abundances of phytoplankton in spring and summer were 797.07×10~2 cells/L and 84.94×10~2 cells/L, respectively. Whether in spring or summer, the maximum abundance always appeared in the northern transition region affected by the Oyashio Current, where nutrients were abundant and diatoms dominated the phytoplankton community;whereas the phytoplankton abundance was very low in the oligotrophic Kuroshio region, and the proportion of dinoflagellates in total abundance increased significantly. The horizontal distribution of phytoplankton abundance increased from low to high latitudes, which was consistent with the trend of nutrient distributions, but contrary to that of water temperature and salinity. In the northern area affected by the Oyashio Current, the phytoplankton abundance was mainly concentrated in the upper 30 m of water column, while the maximum abundance often occurred at depths of 50–75 m in the south-central area affected by the Kuroshio Current.Pearson correlation and redundancy analysis(RDA) showed that phytoplankton abundance was significant negatively correlated with temperature and salinity, but positively correlated with nutrient concentration. The phytoplankton community structure was mainly determined by nutrient availability, especially the N:P ratio.     

巴芬湾西部和格陵兰岛东部大气经向热量输送协同变化对夏季北极海冰的影响

利用欧洲中心气候再分析资料和美国国家冰雪数据中心北极海冰面积资料,分析了夏季北极海冰面积与前期大气经向热量输送年际变化的联系。结果表明：6月北半球中高纬大气的经向热量输送以瞬变热量形式为主,其中巴芬湾西部（B区）和格陵兰岛东部（G区）是瞬变热量向极区传输的两个通道,二者之间存在反位相的协同变化,且这种协同变化与夏季北极海冰面积变化密切相关。可能的机制为：6月,AD、AO和NAO三种北极大气环流型能够引起巴芬湾西部和格陵兰岛东部瞬变热量输送的协同变化,这种协同变化通过涡旋动力作用激发夏季极区大气表现为AD异常,同时影响途经区域的气温,从而通过热动力作用影响夏季北极海冰。将向极区输送的热量称为暖输送,从极区输出的热量为冷输送,则上述两个区域的瞬变热量协同输送可分为三种情况：B暖G冷、B冷G暖、B和G均冷,而B和G均暖的情况十分罕见。当B区向极区输入、G区输出热量时,有利于太平洋扇区和喀拉海的海冰偏少;当G区输入、B区输出热量时,利于喀拉海和拉普捷夫海海冰偏少;当B区和G区均输出热量时,利于波佛特海南部、喀拉海和拉普捷夫海海冰偏多,反之则相反。     

渤海自由生活海洋线虫两个新纪录种

在对渤海滨州贝壳堤岛的自由生活海洋线虫进行分类和多样性研究中,发现2个我国新纪录种并进行了描述。其中,澳洲深咽线虫Bathylaimus australis Cobb,1894主要特征为:头刚毛长约20μm,分为4节,顶端膨大;前口腔大,无齿,后口腔小,具小齿;化感器双环形,位于口腔中部位置;交接刺细长,稍向腹面弯曲,近端膨大呈头状,长32-37μm;引带宽大,肾形,长36-40μm,末端角质化,渐尖。古氏努朵拉线虫Nudora gourbaultae Vincx,1989主要特征为:体表具12列纵向排列的V型装饰;第二体环较宽,头刚毛11-15μm(为头颈的67%-81%);化感器圆形,直径4-6μm(为相应体径的29%-38%),位于第二体环上;具双咽球;交接刺细长,弯曲呈S型,长为肛径的1.3-1.5倍;引带等于或长于交接刺,镰刀型,无肛前辅器。     

木本植被覆盖岸坡上波浪爬升过程的数值模拟研究

近岸木本植物构成的生态缓冲带作为新型的海岸软防护结构,兼具功能性和生态友好性,在沿海工程建设中愈发受到关注,如何深入开展其防护效果的机理研究是目前亟待解决的问题。本文采用数值模拟方法,在N-S方程中分别考虑树枝和树干的拖曳力影响,提出了木本植被作用下波浪沿斜坡爬升的表面波衰减的连续介质等效模型,并采用MAC法来跟踪自由曲面上的水颗粒轨迹。本文以波浪沿1/30的斜坡爬升为算例,对比讨论了有无植被作用下波浪的传播过程,并将算例结果与以往试验结果规律进行对照,验证了数值模型的有效性。最后,分别讨论了植物枝干的高度、密度、树枝倾斜角度等植被特性和波浪因素对植被消浪效果的影响,得到植被消浪的基本规律。文中的计算结果也可为实际的护岸工程和生态景观设计提供参考。     

长江感潮河段潮波传播变化特征及影响因素分析

径潮相互作用是感潮河段水动力变化的典型特征,受其影响潮波传播具有明显的洪枯季及沿程变化。本文基于长江感潮河段天生港、江阴、镇江、南京、马鞍山及芜湖6个潮位站2002?2014年连续高低潮位资料及大通站月均流量数据,统计分析长江感潮河段潮波振幅衰减率、潮波传播速度及余水位坡度等传播特征值的洪枯季及沿程变化特征,并探讨这些潮波传播特征的变化规律及其主要影响因素。结果表明,潮波传播特征的洪枯季差异自上游至下游逐渐减小,其分界点位于天生港与江阴之间（其中,天生港和江阴站的多年平均洪枯季潮差差值约为0.01 m和?0.04 m）;径流动力对潮波衰减的影响主要位于江阴以上河段,江阴以下河段主要受潮汐动力控制;径流驱动下余水位坡度引起的余水位及水深增加,导致潮波传播的有效摩擦减小,当流量超过某个阈值时潮波振幅衰减反而减弱,特别是上游马鞍山-芜湖段最为明显,统计结果表明该河段流量阈值约为33 000 m3/s。本文分析结果作为前人研究的重要补充,可为长江河口感潮河段径潮相互作用机制研究及河口治理等提供基础参考。     

西太平洋海域现场培养实验中挥发性卤代烃浓度的变化及其影响因素

CH₃I、CHCl₃、C₂HCl₃和CH₂Br₂是挥发性卤代烃4种重要成分,对大气化学产生重要影响。于2018年10月在西太平洋进行船基现场培养实验,研究微量元素Fe (50 nmol/L)、酸化(pH=7.9)、酸化(pH=7.9)和微量元素Fe (50 nmol/L)耦合作用、微量元素Fe (50 nmol/L)和N/P (16∶1)耦合作用及沙尘(4 mg/L)对浮游植物释放CH₃I、CHCl₃、C₂HCl₃和CH₂Br₂含量的影响。结果表明,与对照组相比,实验组CH₃I、C₂HCl₃和CH₂Br₂的释放均被不同程度抑制;CHCl₃的释放除添加沙尘时表现抑制作用外,其他条件下均为促进作用;实验组培养周期内叶绿素a浓度较高,而营养盐浓度变化规律不明显。总的来说,酸化和微量元素Fe可能是影响浮游植物释放挥发性卤代烃的重要限制因素,沙尘对促进浮游植物生长繁殖的影响更为显著。     

基于与Jason-2数据比对的Jason-3卫星高度计全球数据质量评估

Jason-3卫星高度计于2016年1月17日成功发射,2016年2月12日进入预定轨道,与Jason-2高度计同轨进入编队飞行阶段,并落后Jason-2高度计约1分20秒,两者相距约560 km。2016年9月1日,Jason-2高度计变换轨道,编队飞行阶段结束,两高度计进入平行轨道,以增加卫星高度计对地观测的空间覆盖。本研究主要开展了Jason-3高度计的数据质量的评估与检验,包括Jason-3高度计数据可用性和有效性的验证,以及Jason-3高度计和校正辐射计各参数的数据质量监测。重点开展了Jason-2与Jason-3高度计各项参数的综合比较,利用Jason-2与Jason-3高度计编队飞行阶段的数据精确评估了两高度计参数的一致性,并从全球数据角度分析了Jason-3高度计获取各参数的能力以及稳定性;通过与Jason-2互交叉点比较分析评估Jason-3高度计海面高度数据质量情况,验证Jason-3高度计数据精度。结果表明,Jason-3高度计的数据质量满足高度计测高的要求,具有与Jason-1、Jason-2、T/P等高度计相同或更高的测高精度以监测全球海平面变化,此外,Jason-3有效波高参数数据质量明显优于Jason-2高度计。     

基于拓扑网络研究海州湾食物网结构与复杂性

针对食物网结构与复杂性的研究有助于深入解析食物网的功能、营养动力和能量转化过程。本文根据2011年3?12月在海州湾及其邻近海域进行的5个航次的渔业资源底拖网调查资料以及胃含物分析数据,基于11个拓扑网络指数,构建了海州湾拓扑网络,研究海州湾食物网的结构与复杂性。结果表明,本文分析的海州湾食物网物种数S为93,连接数L为1 021,每个物种的相互作用数量L/S为10.98,连接性L/S2为0.12;顶级物种、中间物种、基础物种的比例分别为29%、69%和2%;食物网的杂食性指数为87%,连接复杂性指数SC为22.20,特征路径长度ChPath为2.11,聚类系数CC为0.23。通过每个物种的相互作用数量和连接性的研究显示,L/S和L/S2的值都处在正常范围内,所以海州湾食物网的复杂性仍保持较高水平。通过物种比例、杂食性指数、连接复杂性指数、特征路径长度、聚类系数对食物网结构分析,发现海州湾食物网结构处于稳定状态,能够在一定程度上抵御外界环境的扰动,保证生态系统功能的正常运行。通过对海州湾食物网结构与复杂性的研究,将为今后海州湾食物网功能的深入研究以及海州湾渔业资源的科学管理提供重要依据。     

不同氮磷比值下浒苔与石莼的竞争作用研究

近年来,海水富营养化导致近海海域大型海藻过量繁殖,成为世界性的环境问题。自2007年以来,浒苔绿潮在黄海海域连续暴发,造成巨大经济损失。为探究浒苔大规模暴发与氮磷比值(N/P)的关系,及其与其他大型绿藻在不同N/P下的竞争机制,研究了浒苔(Ulva prolifera)与石莼(Ulva lactuca)在不同N/P下单独培养和共培养时的生长情况,探究了浒苔及石莼生长的变化;结合苏北浅滩海域现场N/P的调查结果,分析了浒苔绿潮暴发的可能机制。研究结果表明:(1)浒苔单独培养时,在一定范围内高N/P能促进浒苔的生长,氮对于浒苔的影响大于磷。(2)石莼单独培养时,低N/P下石莼长势最好,但改变N/P对石莼的影响并不显著。(3)浒苔和石莼共培养时,浒苔生长受到了一定限制,低N/P下浒苔生长受限更显著。(4)苏北浅滩海域高N/P更适合浒苔的生长,可能是浒苔绿潮能够大规模暴发的原因之一。     

早渐新世钙质超微化石演变与营养盐及二氧化碳关系

南海北部早渐新世发生明显的营养供给和二氧化碳浓度的变化,相关地质记录为研究颗石藻的生理机制提供了理想的自然实验室。在本研究中,我们建立了一个新的颗石藻群落演化的指标,定义为E*比值。该比值由富营养属种和中等-贫营养属种的相对丰度计算而得（E^*=e/(e+c)×100,e代表富营养属种,c代表中等-贫营养属种）。其中富营养属种包括小Reticulofenestra, Reticulofenestra lockeri组,Reticulofenestra bisecta组和Coccolithus pelagicus组,而中等-贫营养属种包括Cyclicargolithus spp.。E^*指标与早渐新世营养盐指标具有较强的相关性,但在不同二氧化碳浓度的条件下表现不同的公变趋势。将群落组合与已发表的二氧化碳浓度数据对比,我们提出颗石藻可能在二氧化碳持续降低的环境下改变其对碳源和营养盐的利用方式,指示颗石藻的碳浓缩机制可能开始于早渐新世。