利用水生植物氮同位素作为人为氮输入太湖的生物指标

富营养化是一个全球性的环境问题,需要更准确地评估人为氮输入对水生生态系统的影响.而初级生产者的N同位素已成为一个有用的生物指标.本研究通过测定太湖和太湖周围湖荡水生植物的δ15N,与水体中的环境因子做GAM分析,结果表明δ15N与水体中的铵态氮、正磷酸盐、总氮都有很显著的相关性,而这主要是由于植物在吸收和同化过程中有较大的同位素效应.水生植物的氮同位素值与氮的有效性和植物对氮的需求有关.当氮浓度有限时,植物对氮的需求变大并且减少了15N的分馏,水生植物则有较高的同位素值,而高氮浓度下,氮的可用性超过植物对氮的需求,15N分馏增大则氮同位素值较低.无锡地区和吴江地区湖荡水生植物同位素值有显著的差异性,无锡地区湖荡湿地富营养化最严重,所以水生植物的δ15N值比吴江地区高.总体来说,水生植物氮同位素可以作为评价生态系统人为氮输入影响的一个有效且简单的生物指标.     

长周期地震动输入下大型建筑剪力墙振动台试验

为优化处于长周期地震动输入下的大型建筑剪力墙结构,进行了振动台试验。分析普通地震动与长周期地震动波的区别,证明了长周期地震波具有显著长周期分量的特性。将某一高层酒店剪力墙作为研究案例,设计模拟实验台的构建流程与传感器布局,将建筑模型缩尺比例设置为1∶10。选择CA波、RG波、EL波作为实验用地震波,从位移与结构周期、层间剪力与位移比、易损性以及损失评估等方面对大型建筑剪力墙的抗震性能进行了评估。振动台试验结果表明,在位移相同的情况下,长周期地震波下的建筑极限承载力最小;在经历CA波、RG波、EL波后,模型的自振周期均发生变化,而EL波作用下模型的自振周期始终比基本周期略长;不同地震波下,X、Y向层间剪力变化基本趋于一致;CA波、EL波作用下,X向位移比较为接近,而剪力墙Y向上位移比在三种地震波作用下具有较大差异性;在长周期地震波作用下,大型建筑剪力墙损伤最为严重。     

多维地震激励下曲线梁桥简化模型及最不利输入方向研究

曲线梁桥只有在某一特定方向输入地震动时,结构某点或某截面的内力(或应力)才能达到最大值,需要沿多个可能方向输入计算才能确定地震动最不利输入方向。根据隔震曲线梁桥受力特点,将桥梁上部结构和桥墩简化均具有两个水平自由度和一个围绕质量中心轴扭转自由度的堆积质量模型,建立双质点六自由度简化分析模型,通过求解曲线梁桥的动力学方程研究结构的动力特性和地震动行为。算例表明,双质点模型计算结果与传统的有限元模型基本一致,且计算方法简单,可以考虑各种敏感因素的影响,借助编程更适合提出规律性的设计方法。进而在双质点模型基础上应用MATLAB编程探讨多维地震作用下曲线梁桥地震波最不利输入方向的问题,针对不同参数的隔震曲线梁桥,改变相关参数后只需运行一次就可以实现最不利输入角度的确定,可为有限元法最不利地震波输入方向的确定提供参考,并大大减少多个方向输入试算的工作量。     

海洋陆源性污染联防联控机制的SD仿真分析——基于浙江省的经验证据

随着沿海地区经济的快速发展,海洋陆源性污染日益严重,加强陆海统筹、联防联控治理已迫在眉睫。文章基于系统动力学（SD）,构建系统仿真模型,研究不同的联防联控机制情景对浙江省海洋陆源性污染的影响效应。仿真结果表明：联防联控机制将有效减少浙江省入海陆源废水的排放,但是对GDP影响较弱;相较于维持联防联控机制的实施现状,提高排污标准、技术投入、环境治理投资总额、法律约束力等联防联控三大机制的实施强度对浙江省海洋陆源性污染的治理效应更为显著;不同联防联控机制情景的仿真结果存在一定的差异,技术投入和环境治理投资总额的增加对浙江省海洋陆源性污染的治理效果最为明显。提出：制定更加严格的排污标准,控制陆源污染源头;拓宽环境治理投资和技术投入的支持渠道,提高陆源污染物净化效率;完善联防联控立法,加强联合防治监管能力,强化法律的约束力等建议。     

大亚湾夏季浮游植物群落结构及对淡澳河输入的响应特征*

浮游植物是水生生态系统的基础生产者, 其群落结构直接影响到生态系统的健康和安全。河流输入是人类活动影响大亚湾水体环境最重要的途径之一, 淡水输入改变了水体温度、盐度、浊度和营养盐等环境因子, 对浮游植物群落结构产生影响。文章调查研究了2015年河流输入最强的夏季丰水期大亚湾的水体环境因子和浮游植物群落结构, 分析了在较强河流输入影响下浮游植物群落结构的动态变化及其对环境因子的响应。结果发现, 夏季大亚湾淡澳河的输入使湾顶淡澳河口区域形成层化的低盐、高温、低透明度、高营养盐的水体, 湾中部表层水体则受一定强度河流羽流影响, 而湾口和湾中部底层水体主要受外海水影响。淡澳河淡水输入是夏季大亚湾外源性氮、磷营养盐的主要来源, 而硅酸盐除河流输入外, 外海水也输入较多的营养盐使得底层水体硅酸盐浓度较高。夏季大亚湾水体营养比例失衡较严重, 溶解无机磷是限制浮游植物生长的重要因子。硅藻是大亚湾夏季浮游植物的优势类群, 调查发现3种优势种[极小海链藻(Thalassiosira minima)、中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和圆海链藻(Thalassiosira rotula)]均为硅藻。通过聚类分析, 可将大亚湾夏季浮游植物群落主要分为3种类型, 分别为: 浮游植物丰度较大的极小海链藻藻华暴发的群落, 位于淡澳河口, 受河流输入影响明显; 中肋骨条藻占据优势的群落, 分布在受一定强度的河流及其羽流影响的湾顶和湾中部区域; 浮游植物丰度较低的群落, 无明显优势种, 主要分布在湾口海水影响区域。淡澳河口的水体环境有利于小型链状硅藻极小海链藻的快速繁殖并暴发了藻华, 藻华发生时的海水环境条件为: 温度30~31°C, 盐度17‰~31‰, 水体透明度0.45~1.2m。硅藻对不同营养盐利用的差异以及随后的生物碎屑和颗粒沉降过程导致藻华发生区域Si∶N值略降低, N∶P值显著升高。河流输入影响下, 单一物种大量生长使得浮游植物群落种类组成丰度分布极不均匀, 从而导致淡澳河口浮游植物群落的种类多样性和均匀度指数降低, 种类多样性和均匀度指数均从淡澳河口向湾口逐渐增大。     

海洋线虫Litoditis marina酸性pH胁迫响应的转录组分析

工业革命以来,二氧化碳排放导致了海洋酸化。海水pH下降对无脊椎动物的生长发育、繁殖、代谢和免疫等多个生命过程产生重要影响,但海洋无脊椎动物如何感知和响应酸性pH胁迫的分子机制还很不清楚。本研究以团队建立的海洋线虫Litoditis marina品系为模型,对其在不同酸性pH条件下的表型特征及转录组数据进行了分析。结果表明,当pH从实验室最佳生长条件5.92下降到5.33时,L. marina生长发育的速度明显减慢,但依然可以产卵繁殖;但当pH下降到4.33时,L. marina的生长受到严重影响,表现为不能长成成体且不能产卵繁殖。通过转录组数据分析,发现当pH从5.92下降到4.33时,海洋线虫L. marina脂肪酸β-氧化通路基因和不饱和脂肪酸合成相关基因表达上调;表皮相关基因表达则呈现差异变化,2个nas基因和6个ptr基因表达显著上调,表皮胶原基因col类基因的表达没有发生显著变化;细胞色素P450通路相关基因、凝集素C基因和HSP70家族基因的表达量显著上调。当pH从5.92下降到5.33时,上述提到的这些上调基因中的大多数没有发生显著变化。我们发现的海洋线虫应答酸化胁迫的主要调控模式,为理解生物体能够在低pH环境中生存的分子机制提供了参考,为筛选和识别生物体响应和适应酸化胁迫的关键基因奠定了基础。     

南海北部陆架坡折附近表层沉积物的粒度特征和其输运趋势

对南海北部陆架坡折附近取的50个表层沉积物样品,作粒度测试,计算粒度参数。粒度分析表明研究区的沉积物主要存在4种类型:含砾砂、砾质砂、砂质砾和含砾泥质砂;沉积物组分中砾石和砂占绝对优势,基本上不含黏土。综合因子分析和聚类分析的结果把研究区划分为4类沉积区:Ⅰ类沉积区属于内陆架沉积区,Ⅱ类沉积区属于陆架坡折上部沉积区,Ⅲ类沉积区属于陆架坡折下部沉积区,Ⅳ类沉积区区属于陆架边缘沉积区,每类沉积区都代表着不同的沉积环境。研究区沉积物的粒径趋势分析结果显示,陆架坡折附近的沉积物主要向内陆架和外陆架边缘或上陆坡输运,同时存在着跨陆架输运和沿陆架坡折输运现象,这与研究区实测的底流方向相一致。本研究表明,南海北部陆架坡折附近的沉积环境和沉积物输运模式比较复杂和特殊。本研究对今后陆架和陆坡区其他相关的研究具有十分重要的指导和借鉴意义。     

胶州湾秋季文石饱和度分布及控制因素分析

基于2017-10-18航次在胶州湾调查获取的水文、碳化学和叶绿素a(Chl a)等数据与资料,分析了秋季该海域文石饱和度(Ω_arag(现场))的分布状况,探讨了影响其空间分布的主要控制因素。结果显示,秋季航次期间胶州湾表层Ω_arag(现场)为1.85～2.57,平均值为(2.20±0.24);其分布具有较大的空间差异,低值位于湾的西部和东北部(<2.05),高值位于湾口(>2.45),总体上呈现出由湾口向湾顶逐步降低的趋势。除了通过分析Ω_arag(现场)与温度、盐度和Chl a的相关性来定性确定Ω_arag(现场)的主控因素外,我们还通过引入总碱度与溶解无机碳的差值作为Ω_arag(现场)的指征参数,定量确定了影响Ω_arag(现场)空间分布的主要过程及其贡献。研究发现,陆源输入是影响胶州湾秋季Ω_arag(现场)空间分布的最重要因素(>50%),而温度和生物过程的影响相对较小。     

MIS 6期以来西菲律宾海表层营养物质水平演化及其控制因素:浮游有孔虫Globigerinoides ruber的Cd/Ca证据

通过西菲律宾海MD06-3052孔浮游有孔虫Globigerinoides ruber的n(Cd)/n(Ca)[n(Cd)和n(Ca)分别指示Cd元素和Ca元素的物质的量]变化研究及其与陆源物质输入、海水结构以及海洋初级生产力等重建结果对比,从营养物质来源和利用两方面,探究了MIS6期以来该区域表层营养物质水平演化及其控制因素,从而为热带西太平洋生物泵作用和营养物质循环提供新思路和新证据。MIS6期以及MIS 2—3期研究区吕宋岛来源的陆源物质输入增多,导致了研究区MIS 6晚期、MIS 3早期和MIS2期浮游有孔虫G. ruber n(Cd)/n(Ca)的升高。而在MIS 3晚期,尽管陆源物质输入量大、次表层营养物质上涌,但初级生产力对于营养物质的利用量大于前两者营养物质输入量之和,最终形成研究区浮游有孔虫G. ruber n(Cd)/n(Ca)在MIS 3晚期呈现逐渐降低的趋势。海平面的迅速升高导致营养物质来源短期不足引起MIS 6/5冰消期浮游有孔虫G. ruber n(Cd)/n(Ca)呈现低值。而MIS 5e期研究区陆源物质输入的增多,又促使浮游有孔虫G. ruber n(Cd)/n(Ca)出现高值。此外, MIS 4—5d期,陆源物质输入较低、次表层营养物质仍受到阻碍,但研究区初级生产力在MIS4—5d期则逐渐升高,致使研究区浮游有孔虫G.rubern(Cd)/n(Ca)呈现下降趋势。研究结果反映不同时期浮游有孔虫G.rubern(Cd)/n(Ca)的受控因素不同,需要对其从营养物质来源和利用两方面因素加以考虑,才能获得更为准确的研究结果。总之,本文对西菲律宾海浮游有孔虫n(Cd)/n(Ca)指标的探究,不仅为该指标在热带西太平洋区域的古海洋学研究打下了基础,还为该指标在其他海域更为准确的探究提供了新的思路。