海洋浮游微食物网结构及其影响因素

微食物环是海洋生态系统中重要的物质和能量过程,是传统食物链的有效补充。微食物环研究是当前海洋生态学研究的热点之一,但对其结构的系统研究较少,海洋微食物网结构在2000年才被Garrison提出。尽管微食物网各个类群的丰度在不同海洋环境中有相对变化,但是这些变化都处于一定的范围之内,其丰度结构约为纤毛虫10 cell ml-1、鞭毛虫103 cell ml-1、微微型真核浮游生物104 cell ml-1、蓝细菌104-5 cell ml-1、异养细菌106 cell ml-1、病毒107 particle ml-1。海洋浮游食物链中捕食者和饵料生物粒径的最佳比值为10:1,实际研究中该比值会略低,例如纤毛虫与其饵料的粒径比值为8:1,鞭毛虫为3:1。Pico和Nano浮游植物的丰度比（Pico:Nano）是研究微食物网结构的指数之一,该指数具有不受研究尺度影响的优点,可用于研究区域性和全球性微食物网结构。近年来,学者们从多角度对海洋微食物网的结构开展了研究,不同海区微食物网各类群丰度、生物量的时间和空间变化研究有很多报道,微食物网的结构可受空间、季节、摄食、营养盐等多种因素影响。在对不同空间微食物网的研究中,学者往往研究不同物理性质的水团中各类群生物丰度的不同,以此来表征微食物网结构的不同;同一海区微食物网结构的季节变化也是使用各个类群丰度和生物量的变化来表示,该变化主要受水文环境因素影响。摄食者对微食物网各类生物的影响通过三种途径：1. 中型浮游动物摄食;2. 中型浮游动物摄食微型浮游动物,通过营养级级联效应影响低营养级生物;3. 中型浮游动物通过释放溶解有机物、营养盐影响细菌和低营养级生物。浮游植物通过产生化感物质和溶解有机物影响微食物网结构,而营养盐的浓度及变化则可以对微食物网产生直接或间接影响。     

利用经验正交函数数据插值法重构东中国海叶绿素a质量浓度场

利用经验正交函数数据插值法(Data INterpolating Empirical Orthogonal Functions)重构由MODIS-Aqua卫星提供的三级产品叶绿素a质量浓度,得到了从2003—2009年东中国海叶绿素a质量浓度的月平均场。东中国海近岸叶绿素a质量浓度7 a平均值明显高于外海。对叶绿素a质量浓度季节平均场进行分析研究表明,东中国海叶绿素a质量浓度主要受长江径流、海表水温和季风的影响。对叶绿素a质量浓度异常场进行EOF分析表明,第一模态方差贡献为37.8％,空间分布显示,在长江口东北部出现叶绿素a质量浓度异常高值区,时间变化以半年和半年以下周期为主;第二模态方差贡献为21.4％,空间分布显示,在长江口东部出现叶绿素a质量浓度异常高值区,时间系数主要表现为年际变化。     

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。     

Effects of Column Diameter on Setting Behavior of Dredged Slurry in Sedimentation Experiments

This article investigates the influence of dimensions of a settling column on the settling mode and the settling rate. End conditions of the settling stage in the hindered settling were also analyzed. It was found that the settling mode in a column with a smaller diameter tends to be consolidation settling. The effect of a settling column wall decreases with increasing column diameter, and it can be ignored provided the column diameter is larger than 14.5 centimeters. For the difference in initial water content, the settling behavior of the slurry develops a different sensitivity to the diameter effect. The influence of column diameter reduces as the initial water content of the slurry becomes higher. It is suggested that the internal diameter of the column used in a sedimentation experiment should be 14.5 centimeters.     

基于VMD和WinLSP相结合的GNSS-R海平面高度估测模型

全球导航卫星系统反射（Global Navigation Satellite System-Reflectometry,GNSS-R）技术是一种新兴的监测海平面高度变化的技术。本文依据GNSS-R技术中的信噪比分析法的原理,通过分析其分离趋势项和提取振荡频率的过程,建立了新的估测模型以提高反演精度。针对传统模型存在的信号分离不佳的问题,本文提出使用变分模态分解（Variational Mode Decomposition,VMD）算法替换传统的最小二乘拟合法（Least Squares Fitting, LSF）进行趋势项分量的分离。在此基础上,本文引入基于凯塞窗函数改进的LSP（Lomb-Scargle Periodogram）频谱分析法（记为WinLSP）来减弱因频谱泄露带来的反演误差。在瑞典翁萨拉的GTGU站和美国阿拉斯加州的SC02站开展的海平面高度反演实验结果表明,本文建立的估测模型相比于传统模型具有更高的反演精度。基于VMD+WinLSP估测模型得到的GTGU站反演结果的均方根误差（RMSE）、相关系数和反演点数分别为4.70 cm、0.98和5 647。与传统的LSF+LSP估测模型相比,反演精度和GNSS数据利用率分别提高了约29.7%和15.0%。SC02站的RMSE、相关系数和反演点数分别为14.34 cm、0.99和1 785,反演精度和GNSS数据利用率分别提高了约12.3%和9.4%。     

中国北方砂栖纤毛虫的空间分布及其驱动因素

为深入了解不同地理尺度因素对驱动微型生物群落空间结构的相对影响,本研究于2020年10月调查了中国北方14个砂质潮间带的砂栖纤毛虫群落。研究结果如下：（1）检获纤毛虫105种,隶属26目65属,按丰度优势依次为帆口目、小胸目和环毛目;（2）黄海、渤海两区域的环境因子存在显著差异,但纤毛虫群落组成趋于相似;（3）偏Mental分析显示,环境条件较空间距离在纤毛虫群落组成的驱动中更为重要,其中盐度、粒度和海滩坡度是解释纤毛虫空间分布的最优环境因子组合,而潮差和溶解无机氮含量是次要影响因子;（4）沿海区域微型生物的强扩散效应在一定程度上掩盖了环境异质性影响。综上,由于沿海生态系统中微型生物受到更少扩散限制,在空间分布格局的形成上,环境条件的影响比空间距离更重要。本研究为海洋微型生物地理学提供了基础数据,有助于在全球变化背景下制定沙滩管理和保护规划。     

南极菲尔德斯半岛潮间带沉积物细菌的多样性及分离菌产酶测定

摘要:南极菲尔德斯半岛具有多种不同特征的生态地理微环境,如长城科考站、企鹅岛、生物湾与黄金湾流域、半岛南部、碧玉滩等。这些区域因水文地质、动植物分布、人类活动程度等不同而具有明显的生态地理差异。本研究从这些微环境海岸潮间带采集了7份代表性沉积物样品,采用16S rRNA基因高通量测序方法,对其细菌类群的多样性以及环境理化因子的影响进行了比较分析;同时采用常规可培养鉴定方法,对样品的分离菌株产酶状况进行了初步测定。结果表明：整体上看,所有样品的细菌类群主要分布在45门、104纲、442属当中,表现出比较高的多样性。其中,优势菌门Proteobacteria主要分布在半岛南部、碧玉滩和生物湾潮间带沉积物物中,优势菌门Bacteroidetes主要分布在企鹅岛两侧和黄金湾潮间带沉积物,长城站潮间带沉积物的优势门为Firmicutes。相似生态微环境的潮间带沉积物具有不同的优势菌门和纲;而不同生态微环境潮间带沉积物却具相同的优势菌门和纲。有机氮（TON）、NH4+-N、NO3--N、PO43--P、NO2--N含量与企鹅岛两侧、生物湾、黄金湾潮间带沉积物的菌群多样性具有相关性,其中TON对生物湾样品的影响最大,而有机碳（TOC）对所有样品的影响较小。分离菌株的产酶实验表明：在企鹅岛、生物湾、黄金湾等动物频繁出没的潮间带样品中,蕴藏着一批产淀粉酶、酪蛋白酶、脂肪酶、七叶苷酶、过氧化氢酶能力较强菌株,这为今后进一步的应用开发提供了宝贵的低温产酶菌株来源。 关键词: 菲尔德斯半岛; 潮间带沉积物; 细菌类群多样性; 产酶菌株     

The 2020/21 Extremely Cold Winter in China Influenced by the Synergistic Effect of La Niña and Warm Arctic

In the first half of winter 2020/21,China has experienced an extremely cold period across both northern and southern regions,with record-breaking low temperatures set in many stations of China.Meanwhile,a moderate La Ni?a event which exceeded both oceanic and atmospheric thresholds began in August 2020 and in a few months developed into its mature phase,just prior to the 2020/21 winter.In this report,the mid?high-latitude large-scale atmospheric circulation anomalies in the Northern Hemisphere,which were forced by the negative phase of Arctic Oscillation,a strengthened Siberian High,an intensified Ural High and a deepened East Asian Trough,are considered to be the direct reason for the frequent cold surges in winter 2020/21.At the same time,the synergistic effect of the warm Arctic and the cold tropical Pacific(La Ni?a)provided an indispensable background,at a hemispheric scale,to intensify the atmospheric circulation anomalies in middle-to-high latitudes.In the end,a most recent La Ni?a prediction is provided and the on-coming evolution of climate is discussed for the remaining part of the 2020/21 winter for the purpose of future decision-making and early warning.     

The Impact of Climatic and Environmental Factors on n-Alkanes Indices in Southwestern Tibetan Plateau

n-Alkanes are widely used in paleoenvironmental reconstructions.However,our understanding of changes in the distribution of n-alkanes with climatic and environmental factors remains unclear in arid/semi-arid regions.We sampled 26 surface sediments from three climatic zones across the southwestern Tibetan Plateau to evaluate the sensitivity of chain length distributions of n-alkanes to climatic and environmental parameters.Our observations demonstrate that average chain length (ACL), proportion of aquatic macrophyte (Paq),carbon preference index (CPI) and ratio of the contents of nC27 and nC31 (nC27/nC31) are all sensitive to hydroclimatic conditions.In contrast to commonly-adopted assumptions,the correlations between these indices and hydrological parameters are not always good,which indicates that the interpretation of n-alkane indices is special on the southwestern Tibetan Plateau.These might be related to the vegetation characteristics and seasonality of biological activity,and need to be considered in paleoclimatic reconstruction.The impact of seasonal precipitation on n-alkanes indices was also evaluated.     

汶川地震震前龙门山区域地壳密度动态变化分析

利用龙门山区域重力网经平差处理和去基准点干扰、去高程变化影响的1997-2007年11期重复重力观测数据,借助密度的三维反演方法,分析研究了龙门山地区地壳各深度的介质密度的动态变化特征。结果显示：汶川8.0级地震孕育发生过程中区域密度场的整体时空分布均表现出显著特征,从时间进程来看,震前十年的密度变化趋势呈现阶段性变化：密度变化平稳阶段—变化剧烈阶段（加速增加—缓慢减少）—变化缓慢减少阶段—密度变化缓慢增加阶段,密度变化程度由强到弱,表明大地震孕育达到了最后阶段;从空间分布来看,密度变化分布有“分散—相对集中”的趋势,震前地下密度场具有熵值减小的现象;密度变化剧烈地方多发生在龙门山断裂带及其以西的川西高原上。此外,随深度的增加,密度变化趋势越来越明显。通过比较分析,在汶川地震前密度变化对重力的影响远远超过高程变化对重力的影响。