基于生态系统的上海崇明东滩海岸带生态系统退化诊断

海岸带是资源与环境条件最为优越的区域,也是与人类发展关系最为密切的区域之一。本文选择上海崇明东滩海岸带生态系统为研究示范区,在对崇明东滩海岸带生态系统结构分析的基础上,基于"压力-状态-响应"模型构建海岸带生态系统退化诊断指标体系,定量评估了崇明东滩海岸带生态系统退化状况。结果表明,从2000年至2008年,崇明东滩海岸带生态系统整体上表现为健康,局部区域表现为轻微退化,轻微退化的面积分别为25.71km2(2000)、16.66km2(2003)、18.16km2(2005)和40.46km2(2008)。自然湿地生态系统是崇明东滩海岸带中一个重要的生态系统类型,2000年至2008年,崇明东滩自然湿地生态系统大部分面积保持在健康的状态,大规模的围垦工程和外来物种互花米草入侵是造成自然湿地生态系统退化的主要原因。2000年至2008年,崇明东滩农业生态系统整体上表现为健康状态,产业结构不合理和由于化肥、农药使用造成的环境恶化等问题,是造成崇明东滩海岸带农业生态系统局部区域发生退化的主要原因。人口增长和经济发展引起的现有资源的过度使用和环境恶化等问题,使得城镇生态系统健康面临巨大挑战,在2005年表现为轻微退化。本文的研究方法可为我国其它地区海岸带生态系统管理和建设提供理论依据和示范案例。     

Impact Compressive Creep Characteristics of Simulative Soil for Deep-Sea Sediment

The impact load (equivalent impact height) applied to deep-sea sediment by a walking mining machine was first deduced by the energy conservation principle, and the simulative soil was prepared based on the deep-sea sediment collected from the Pacific C-C mining area. The self-designed impact compressive creep tests of the simulative soil were conducted under different ground stresses and impact heights, in order to determine impact compressive creep parameters using a K-H rheological model. Test results show that the impact compressive creep curves have three similar creep stages (transient creep, unstable creep, and stable creep) to static compressive creep curves, where the transient creep deformation and total deformation at the unstable creep stage decrease with the impact load. Among the three impact compressive creep parameters (K₁, K₂, β) of the simulative soil, K₁ is first increased with impact height and finally fluctuated to a certain stable value, while K₂ and β are approximately linearly increased with impact height. The maximum subsidence of the mining machine under a specific designed ground stress and walking velocity predicted by the impact compressive creep constitutive equation can be used for safety assessment of the mining machine.     

1999年渤海浮游植物生物量的数值模拟

以浮游植物量、浮游动物量、营养盐浓度 (包括无机氮和无机磷 )以及碎屑量为生态变量 ,在HAMSOM水动力学模式的基础上构建了 1个三维浮游生态动力学NPZD模型。采用此模型研究了渤海 1999年浮游植物量和初级生产力的变化情况 ,模拟结果与实测基本相符。模拟结果表明 :1999年渤海浮游植物量的变化大致呈双峰分布 ,春季水华出现在4,5月份 ,秋季水华出现在 9,10月份 ;受透明度和局地水深的影响 ,渤海湾和辽东湾北部浮游植物量的年变化呈夏季大、冬季小的单峰分布。 1999年渤海不同海区初级生产力的变化特征是 :除莱州湾一年中有春、夏 2个峰值外 ,其它 3个海区都是夏季高、冬季低的单峰分布 ;1999年整个渤海年平均的初级生产力为 2 5 7mgC/m2 /d。     

热带太平洋深海微生物的若干生理生态特征

从2001年春、秋季于热带太平洋区采集到的深海样品中共分离到110株微生物,从中挑取31株进行形态特征和对环境理化因子适应特征的研究,同时利用Biolog微生物自动鉴定系统进行菌种鉴定和碳源代谢分析.结果表明:31株微生物中2株为酵母,21株为革兰氏阳性细菌,8株为革兰氏阴性细菌,来自底质的细菌菌株阳性菌占优势,而海水、蓝藻中阴性菌居多;温度、盐度、pH适应性试验表明,严格意义上的狭适性微生物不到总数的1/3,而具有较宽生态幅的广适性微生物占有相当大的比例.另一方面,耐冷菌、中度嗜盐菌和抗碱菌在这些微生物中的比例很高,同时,来自蓝藻的菌株大多数在4℃下不生长,而来自上覆水和底质的菌株可在4℃生长,这些都体现了微生物对生存环境的响应.31株微生物经Biolog鉴定12株得出鉴定结果.15株革兰氏阳性细菌对95种碳源的利用能力分析表明,不同菌株可利用碳源的数目从3种到46种不等,差异很大,体现了深海微生物营养类型的极大多样性;同时,发现有8种碳源可被一半以上的受试菌株所利用,这些碳源均是微生物各类代谢途径中的重要中间代谢物.     

快速城镇化背景下的浙江省海岸带生态系统服务价值变化

从快速城镇化背景下土地利用变化的角度来分析浙江省海岸带生态系统服务价值(ESV)损益情况,将ESV的估算引入海岸带开发决策,对浙江省海岸带资源的可持续利用具有重要意义.以1990、2000、2010年遥感解译数据为基础,研究了快速城镇化背景下浙江省海岸带土地利用类型变化,并通过构建ESV估算模型,估算了1990~2010年间浙江省海岸带ESV变化.结果表明:1990~2010年间,由于城镇化速度不断加快,浙江省海岸带土地利用类型变化显著,主要表现为城镇建设用地大量增加,林地和耕地面积减少.期间浙江省海岸带ESV总量不断减少,从352.78亿元降至299.64亿元,降幅达15.06%.浙江省海岸带ESV空间分布不断由高价值区域向低价值区域转变.各土地利用类型价值系数(CS)均小于1,价值总量对价值系数弹性不大,所设置的ESV系数原始值较为合适.浙江省海岸带土地利用强度不断上升,其空间分布与ESV变化率空间分布具有一致性,无序增加的城镇建设用地占用林地和耕地而引起的土地利用结构转变是海岸带ESV不断减损的主要原因.     

深水声学拖曳系统

介绍了我国自主设计和研制的深水声学拖曳系统,它的最大工作水深4000m,安装有高分辨率测深侧扫声纳,可在近海底工作获得高分辨率的海底地形地貌和温盐深等数据.它的测深覆盖范围600m,侧扫覆盖范围800m,垂直航迹分辨率5cm,最小可检测高度10cm,测深分辨率高于目前的多波束测深系统.该系统已进行了湖试和海上锚泊试验.该系统的研制成功将对开展大陆架勘查,探测和开发国际海底资源发挥重要作用,拖曳系统中高分辨率测深侧扫声纳还可装船安装,在大陆架水域进行高分辨率海底地形地貌测绘.     

履带式深海采矿车软底质行走性能分析

海底底质的物理力学参数不同于陆地土壤,其极低的抗剪强度和承压强度对深海采矿车的行走性能提出高要求。分析基于车辆地面力学理论,开展了底质土力学特性试验研究,建立了深海底质力学模型。根据深海重载作业采矿车样机结构参数,在大型动力学仿真软件Recurdyn中建立了仿真模型。通过直线行走多体动力学仿真与直线行走海试试验的对比,验证了仿真模型的准确性。在此基础上开展了采矿车样机在深海软底质上的多种行走工况动力学仿真,分析与评价其行走性能。结果表明,采矿车样机可以顺利完成转弯、爬坡、越障等基本功能。该研究成果可为深海采矿车海底行走性能评估提供理论参考,为深海采矿车和软底质的相互作用力学研究提供借鉴。     

“海龙Ⅲ”号ROV系统深海试验与应用研究

深海水下机器人主要用于深远海地质、矿物资源和生物调查研究,以及海洋石油工程服务等水下综合作业,能够实现深海近底高精度、长时间的定点取样作业及其他精细化调查。结合国内外深海ROV装备和技术发展现状,以新研发的6 000 m级"海龙Ⅲ"号ROV搭载"大洋一号"船执行的2018年南海综合海试和48航次为例,从深海试验流程和方法、浅水区功能测试、深水区功能测试、深海观测及取样功能测试等方面,详细阐述了ROV海上试验和应用作业过程,对作业水深、功率配置、水下运动能力、搭载能力等关键性能指标进行了试验验证。海上功能测试和试验性应用结果表明,"海龙Ⅲ"ROV各项性能指标满足设计要求,验证了系统在不同深度、不同地形条件下的观测取样作业能力,创新了深水ROV作业方法手段,分析得出此类装备目前在国内发展存在的不足之处,并结合实际应用提出后期改进计划,以期为深海ROV的海试应用提供技术参考。     

气候变化中海洋和冰冻圈的变化、影响及风险

本文系统梳理了IPCC 《气候变化中的海洋和冰冻圈特别报告》(SROCC)的主要结论,并对主要观点进行了解读。报告主要关注全球变暖背景下高山、极地、海洋和沿海地区现在和未来的变化及其对人类和生态系统的影响,以及实现气候适应发展路径的方案。在全球变暖背景下,冰冻圈大面积萎缩,冰川冰盖质量损失,积雪减少,北极海冰范围和厚度减小,多年冻土升温,全球海洋持续增温,1993年以来,海洋变暖和吸热速度增加了一倍以上。同时,海洋表面酸化加剧,海洋含氧量减少。全球平均海平面呈加速上升趋势,2006—2015年全球海平面上升速率为3.6 mm/yr,是1901—1990年的2.5倍,但存在区域差异。高山、极地和海洋的生态系统的物种组成、分布和服务功能均发生变化,并对人类社会产生了显著负面影响。极端海洋气候事件发生频率增多,强度加大。1982年以来,全球范围内海洋热浪的发生频率增加了一倍,且范围更广,持续时间更长。海平面持续上升加剧了洪涝、海水入侵、海岸侵蚀等海岸带灾害,并影响沿海生态系统。海洋及冰冻圈的变化及其影响在未来一定时期仍将持续,应对这些影响而面临的挑战,应加强基于生态系统的适应和可再生能源管理,强化海岸带地区的海平面上升综合应对,打造积极有效、可持续和具有韧性的气候变化应对方案。     

海南儋州海域造礁石珊瑚种类组成及动态变化研究

文章通过断面法调查分析了儋州海域海花岛沿岸、南华墟沿岸和磷枪石岛沿岸造礁石珊瑚的种类组成与群落分布,结果表明：儋州海域造礁石珊瑚共有12科25属55种,相较于此前的研究增加了10个种,优势种为斯氏角孔珊瑚、澄黄滨珊瑚、柱角孔珊瑚;活造礁石珊瑚覆盖率急剧下降,由2012年的42.92%下降至现在的22.24%,降幅高至48.18%;造礁石珊瑚死亡率高居不下,长期维持在35%左右;初级群落以团块状造礁石珊瑚为优势种的趋势愈发明显,且单一绝对优势种的情况频繁出现,说明该海域造礁石珊瑚群落受到了较为严重的破坏,导致群落退化演替,分析认为这种破坏是由自然因素和人为活动共同造成的。