海底大型垃圾对海洋生物的影响及其潜在生态效应

海底大型垃圾是海洋垃圾的重要组成部分,但目前关于海洋垃圾的研究主要集中于漂浮垃圾,而针对海底大型垃圾的研究较少。海底大型垃圾通常不易分解和迁移,这使其不仅能直接改变海洋环境和底质,还能通过影响海洋生物生存与生长进而威胁海洋生态系统健康。本文从定殖、缠绕、围困和摄食等4个角度系统地总结了目前海底大型垃圾对海洋生物的影响及其潜在生态效应的研究现状及进展,并对未来研究方向进行了展望。本文旨在从生物角度客观、全面地综述海底大型垃圾对底栖海洋生态系统的影响,以期为评估海底大型垃圾对海洋生物多样性的作用机制,及海底大型垃圾综合管控与治理提供科学依据。     

黄海北部辽宁近岸海域鳀产卵场分布特征及其影响因素

为掌握黄海北部辽宁近岸海域鳀(Engraulis japonicus)产卵场的分布特征及其关键环境因子,基于2021年4—12月开展的产卵场综合调查获取的鳀样品及其鱼卵密度数据,运用Garrison重心分布法阐释鳀产卵洄游分布特征及其主产卵期;通过基于Tweedie分布的广义可加模型(generalized additive model, GAM)的构建,分析主产卵期内鳀卵密度与同步获取的海水表层温度(SST)、海水表层盐度(SSS)、海水表层叶绿素浓度(Chla)、浮游动物丰度(Fd)、浮游植物丰度(Fz)和深度(Depth)等6个环境因子,以及时间(月份,Month)和空间(经纬度、Lon和Lat)因子之间关系,并识别主控因子。结果显示,海域内鳀产卵期较长,由4月持续至11月,5—8月为主产卵期,其中,5—6月为产卵盛期。鳀产卵场规模和位置时空变化明显,时空因子与鳀卵密度分布呈密切非线性相关(累积偏差解释率为48.1%),(SST, SSS) (18.7%)和Depth (5%)次之。鳀产卵期适温范围较广,产卵场分布表现出高温高盐(低温低盐)增效作用和高温低盐限制作用。产卵初期(4月),鳀产卵场规模和鱼卵密度均较低,产卵重心位于海洋岛东南侧深水区;盛期(5月底—6月初)在SST主导下,鳀产卵场规模和鱼卵密度均至年内最高值,核心产卵场位于石城岛–庄河河口一带海域;此后,随着辽南沿岸水系盐度的下降,高温低盐的抑制作用使SSS因素主导产卵鱼群避开沿岸海域,鳀产卵场迁移至外海深水区,7月后位于30~50 m等深线之间;9—10月鳀繁殖活动基本结束,10月鳀卵仅零星分布于调查海域,直至12月未有鳀卵采获。研究可为黄海北部辽宁近岸海域鳀产卵场研究及鳀资源合理开发利用提供参考依据。     

青岛文昌鱼自然保护区营养盐时空分布特征及富营养化评价

本研究分析了2017年9月(夏季)和11月(秋季)青岛市文昌鱼(Branchidermus fasciatus)水生野生动物市级自然保护区营养盐含量的季节变化和平面分布,并对该海域进行了富营养化评价。研究结果显示,2017年溶解无机氮(DIN)平均含量夏季高于秋季,NO_(2-)N、NH_(4-)N平均含量分别是秋季的1.98倍、1.44倍,而NO_(3-)N和PO_(4-)P平均含量低于秋季,分别是秋季的88.8%和47.6%。夏季DIN总体水平优于海水一类标准值,PO_(4-)P总体水平优于海水一类标准值;秋季DIN总体水平优于海水一类标准值,PO_(4-)P总体水平劣于海水一类标准值。从水平分布来看,夏季海水的DIN浓度分布趋势大致呈核心区实验区缓冲区的趋势;秋季海水的DIN浓度分布呈缓冲区实验区核心区。夏季N/P比值略高于Redfield比值,而秋季N/P比值较低于Redfield比值,DIN相对缺乏。根据潜在性富营养化评价模式,2017年保护区海域夏季和秋季营养水平较低,均属于贫营养水平。     

稳定同位素模型在水生生态系统食物网中的研究进展

水生生态系统食物网具有错综复杂的营养关系。稳定同位素技术的发展对了解生物间的摄食关系和食物网结构发挥着极为重要的作用。其中,稳定同位素混合模型(stable isotope mixing models, SIMMs)近年来的迅猛发展为进一步解决水生食物网的复杂性问题提供了有力的手段,尤其是在确定食物来源贡献和构建营养生态位方面。在本研究中,作者综述了稳定同位素模型的发展历程、主要模型的特点以及运行这类模型的条件;同时,对稳定同位素混合模型在水生生态系统食物网领域中的应用前景与局限性进行了总结与展望,以期为相关研究者提供参考     

BDE-47、BDE-99、BDE-153和BDE-209对蛋白核小球藻、大型溞和大菱鲆的急性毒性效应

本研究选取4种多溴联苯醚(PBDEs)同系物(BDE-47、BDE-99、BDE-153和BDE-209)对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)、大型溞(Daphnia magna)和大菱鲆(Scophthalmus maximus)进行急性毒性实验。结果显示,4种PBDE同系物对蛋白核小球藻的96 h EC50为1.39 (BDE-47)、1.76 (BDE-99)、3.23 (BDE-153)和378.62 μg/L (BDE-209),安全浓度为0.10 (BDE-47)、0.18(BDE-99)、0.27 (BDE-153)和8.68 μg/L (BDE-209);对大型溞的96 h LC50为0.24 (BDE-47)、1.42 (BDE-99)、1.49( BDE-153)和63.93 μg/L (BDE-209),安全浓度为0.03 (BDE-47)、0.82 (BDE-99)、0.94 (BDE-153)和BDE-209 (5.09 μg/L);对大菱鲆的96 h LC50为5.46(BDE-47)、6.07 (BDE-99)、7.35(BDE-153)和118.78 μg/L (BDE-209),安全浓度为2.02 (BDE-47)、2.01 (BDE-99)、2.17 (BDE-153)和58.62 μg/L (BDE-209)。多溴联苯醚同系物毒性随着溴原子取代数的增加而减小(BDE-47>BDE-99>BDE-153> BDE-209)。虽然目前海水中PBDEs处于安全浓度,但由于PBDEs的结构稳定性和环境持久性,其对环境的影响不容忽视。     

庙岛群岛毗邻海域秋季底栖食物网潜在碳来源贡献及对碳汇渔业的思考

陆架边缘海是全球海洋重要的碳汇区域,而近岸岛屿毗邻海域作为最具代表性的边缘海域,具有来自海洋与陆地的不同碳来源,在碳循环和海洋碳汇中发挥着重要作用。本研究基于碳氮稳定同位素方法,利用贝叶斯混合模型,分析2020年秋季庙岛群岛毗邻海域底栖食物网中不同碳来源(浮游植物、大型藻类、悬浮颗粒有机物和底质有机物)对主要消费者类群(水生底栖无脊椎动物、杂食性鱼类、底栖食性鱼类和肉食性鱼类)的相对贡献,并以此对海洋碳汇和碳汇渔业展开了讨论。结果显示,庙岛群岛毗邻海域秋季底栖食物网生物类群的潜在碳来源主要为藻类(包括浮游植物和大型藻类)和海底底质有机质(SOM),但悬浮颗粒有机物(POM)的贡献较低。碳来源主要以内源性碳(海源)为主。由于大型藻类对水生底栖无脊椎动物的贡献明显高于鱼类,在碳汇渔业的指导下,合理科学地进行藻类增养殖,并通过贝类或以贝藻为食的鱼类混和养殖可能增加碳汇能力,从而促进碳汇渔业的发展。     

山东半岛北部海域渔业生物群落结构及健康评价

山东半岛北部海域是渤、黄海众多渔业生物的产卵场或索饵场,对渤、黄海渔业资源补充和繁衍发挥重要支撑作用。本研究基于2021年5—6月山东半岛北部水域渔业资源调查数据,结合历史资料,通过食物网拓扑结构与社会网络分析法,分析了山东半岛北部海域渔业资源结构、优势种、关键种和多样性,并以2011—2013年山东近海渔业生物健康状况为基准,评价了山东半岛北部海域渔业生物健康状况。研究显示,2021年山东半岛北部海域春季中上层鱼类所占比例减少,优势种与重要种种类减少,均以小型、经济价值较低的种类为主。优势种鳀(Engraulis japonicus)在渔获物中占比增加。脊腹褐虾(Crangon affinis)为无脊椎动物绝对优势种。群落关键种为细纹狮子鱼(Liparis tanakae)、黄 (Lophius litulon)、鳀、小黄鱼(Larimichthys polyactis)和矛尾 虎鱼(Chaeturichthys stigmatias)。2021年春季渔业生物密度、鱼类密度和甲壳类密度健康指数均为健康状态,而头足类密度健康指数则处于亚健康状态。相比2011—2013年,多种经济种类密度有较大增长,山东半岛北部海域渔业生物健康状况总体良好。     

渤海湾鱼类早期资源群落结构特征及其时间变化研究

渤海湾历史上为黄渤海多种主要经济鱼类的重要产卵和育幼场。基于历史调查资料和补充调查,构建渤海湾鱼卵、仔稚鱼调查数据集,通过数理统计分析阐述1982年以来渤海湾鱼类早期资源(浮性鱼卵和仔稚鱼)群聚特性和演替过程。结果显示,渤海湾鱼类早期资源结构、产卵和育幼场重心位置处于持续更替过程中,不同时期早期资源的种类组成、资源丰度、优势种类和物种多样性水平等呈明显季节更替,118º30ʹE以西湾中底部海域一直为产卵和育幼场集中分布区。相较1980s,渤海湾鱼类早期资源已发生结构性改变,且渤海湾作为传统经济鱼类的产卵和育幼场所的功能下降明显。渤海湾鱼类早期资源种数和资源丰度均在2010s前期跌至历史低值,近年来又显著回升。鱼类早期资源种数由1980s的39种,1990s前期的31种、后期的34种,2000s—2010s初期的22 种,逐次下降至2010s前期的21种,2010s中后期开始逐步回升,至2020s初期已达40种。2020—2021 年鱼卵种数约为1980s的80%左右,资源丰度约为彼时的88%;仔稚鱼种数与1980s大致相当,资源丰度则为彼时的1.33倍。鱼卵、仔稚鱼物种多样性水平呈年际和年代际剧烈波动,鱼类早期资源种类年际更替现象明显,且近年来呈明显加快趋势。产卵类型、栖息类型和适温类型亲体种数均呈先下降后上升的变动趋势,全年综合浮性卵种数比例下降,黏性卵和具卵膜丝卵种数比例升高;陆架浅水中上层鱼类种数所占比例升高,中底层和底层鱼类所占比例降低。斑 (Konosirus punctatus)、青鳞小沙丁鱼(Sardinella zunasi)、小黄鱼(Larimichthys polyactis)、带鱼(Trichiurus japonicus)、花鲈(Lateolabrax maculatus)和半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)等渤海湾传统经济鱼类早期资源密度显著降低;鳀(Engraulis japonicus)、蓝点马鲛(Scomberomorus niphonius)、赤鼻棱鳀(Thryssa kammalensis)和少鳞 (Sillago japonica)等鱼类早期资源密度显著增高。渤海湾鱼类早期资源发生量主要取决于产卵场的环境条件、捕捞强度和对鱼类早期资源的损害程度,渤海湾鱼类早期资源结构及其动态变化是环境和捕捞双重扰动下鱼类群落内生态位错位交替和结构性渔业资源衰退的具体体现。     

庙岛群岛毗邻海域底层渔业生物群落多样性特征

庙岛群岛毗邻海域位于黄渤海交汇处,是渔业生物的重要栖息地与洄游通道,也是生物多样性的热点区域。为系统掌握庙岛群岛毗邻海域渔业生物多样性特征及其影响因素,分别于2020年9、11、12月和2021年3―12月对该海域底层渔业生物开展了调查,共鉴定出渔业生物115种,其中,鱼类49种,软体动物29种,甲壳动物28种,棘皮动物8种,腕足动物1种。鱼类主要为白姑鱼(Pennahia argentata)、虾虎鱼类和其他鱼类;甲壳动物主要为口虾蛄(Oratosquilla oratoria)、日本鼓虾(Alpheus japonicus)和其他甲壳类。3―6月庙岛群岛毗邻海域底层渔业生物高密度区主要集中在调查海域东南部,7、8月集中分布于调查海域西南部,其余调查月份没有明显的高密度集中分布区。7―10月整个调查区域呈现出较高的生物多样性,而11、12月则具有较高的渔业生物丰度和生物量。白姑鱼和日本鼓虾在生物量(r= –0.75, P<0.01)和丰度(r= –0.73, P<0.01)方面均具有极显著的负相关。主要生物类群和环境因子的冗余分析(redundancy analysis, RDA)表明,水深和温度可能是影响庙岛群岛毗邻海域底层渔业生物的主要因子(P<0.05),其中,棘皮动物和酸浆贝(Terebratella coreanica)与水深表现出正相关性,其他大部分种类与温度表现出正相关性。丰度生物量比较曲线(abundance-biomass comparison curves, ABC曲线)分析发现,庙岛群岛毗邻海域ABC曲线虽然各有不同,但大部分W统计值为负,仅有3个月的W统计值为正(接近于0),说明该海域底层渔业生物群落整体受到较高程度干扰,仅部分季节呈现中等程度干扰,群落处于不稳定状态。本研究可为庙岛群岛毗邻海域生物多样性保护提供科学基础,同时,为探究典型岛屿生物多样性形成的内在、环境与人为因素提供基础资料和数据支持,但典型岛屿生态系统生物多样性的形成与演化机制尚需进行长时间序列深入研究。     

黄海北部近岸海域渔业生物群落结构

为摸清黄海北部近岸海域渔业生物群落结构现状,并揭示其时空变化的主要环境驱动因子,于2021年4—11月在该海域开展了6航次底拖网及环境调查。运用丰度-生物量比较曲线、聚类分析和非度量多维标度排序等方法分析了海域渔业资源种类组成及优势度、群落多样性及年内演替;运用典范对应分析 (CCA) 探讨了群落结构时空变化与环境因子之间的关系。结果显示,调查采集到的种类共有89种,包括鱼类50种和无脊椎动物39种。鳀已成为海域主要中上层优势鱼种,大泷六线鱼、细纹狮子鱼和脊腹褐虾等冷温性种类成为季节性主要渔业生物,小黄鱼、蓝点马鲛和鲐等传统资源仍在衰退过程中。调查发现部分真鲷幼体及集群蓝圆鲹幼体,海域或有其育幼场存在。调查期间内群落大部分时间处于不稳定状态,其中4月群落显示中等干扰,5—11月群落均显示严重干扰。在所选环境因子中,海表温(SST)、海底温(SBT)、海底盐(SBS)和叶绿素(Chl.a)是导致群落结构时空变化的主要环境因子,其中SST和SBT的影响尤为显著。本研究系统阐明了黄海北部近岸海域渔业生物群落结构特征和季节性演替,为进一步了解该海域渔业生物群落结构现状及其对环境因子的响应提供了参考。