胶州湾底栖生态系统健康评价——基于大型底栖动物生态学特征

根据2017年7月山东省胶州湾海域的大型底栖动物调查数据，应用聚类分析、生物多样性和Multivariate-AZTI’s Marine Biotic Index (M-AMBI)等方法分析了大型底栖动物的生态学特征，评估了胶州湾底栖生态系统的健康状况。结果显示，调查海域共采集到大型底栖动物64种，其中，多毛类25种，甲壳动物23种，软体动物9种，棘皮动物和其他类群共7种。该海域大型底栖动物生物量和丰度的平均值分别为70.0 g/m2和132 ind./m2，菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)、寡鳃齿吻沙蚕(Nephthys oligobranchia)和纽虫(Nemertinea)是优势种。物种多样性指数( )为0.69~3.77，平均值为2.35，丰富度指数(d)为0.67~3.12，平均值为1.56，Pielou均匀度指数(J)为0.25~1.00，平均值为0.81。多样性AMBI指数(M-AMBI)为0.26~0.60，平均值为0.44。根据CLUSTER分析结果，在15%相似水平上可将研究站位划分为3个群落，菲律宾蛤仔养殖密度较大的站位群落结构较为相似，被划分在同一个群落中，聚类结果与菲律宾蛤仔养殖密切相关。大型底栖动物群落的多样性指数和M-AMBI指数分析显示，胶州湾海域底栖生态系统受到中等程度的干扰。     

短期酸化对魁蚶摄食、呼吸代谢及能量收支的影响

采用实验生态学方法，研究了魁蚶(Scapharca broughtonii)摄食、呼吸代谢及能量收支对短期酸化(pH分别为8.2、7.9、7.6)的响应。结果显示，魁蚶的摄食率(IR)和排粪率(FER)均受pH影响显著(P<0.05)，都随pH的降低而减少；魁蚶的耗氧率(OR)受pH影响显著(P<0.05)，随pH降低呈明显的下降趋势，表明低pH在一定程度上抑制魁蚶的呼吸；排氨率(NR)受pH影响不显著，随pH的降低呈先下降再上升的趋势；O : N值随pH的降低而减小。不同pH条件下的能量收支结果显示，魁蚶的摄食能、呼吸能、排粪能和生长余力(SFG)均随pH的降低而减少。通过建立能量收支方程发现，pH显著影响魁蚶的能量分配(P<0.05)，随pH的降低，魁蚶的呼吸能和排泄能占摄食能的比例增加，而排粪能和生长能占比减少，说明低pH条件下，魁蚶会做出适当生理调整降低IR，增加代谢率，导致能量减少，继而造成SFG减少。研究表明，短期酸化条件下，魁蚶的摄食和新陈代谢显著降低，可能是细胞能量需求的增加和氮损失的协同作用。     

黄、东海渔业资源群落结构变化研究

为了解黄海和东海渔业资源群落结构的变化，基于2013年6月(夏季)和9月(秋季)黄、东海渔业资源底拖网调查数据，对渔业资源种类组成、优势种、渔获量空间分布、群落多样性和群落结构进行了研究。结果显示，共鉴定渔业种类185种，其中底层鱼类93种、中上层鱼类31种、甲壳类48种、头足类12种和贝类1种。在鱼类中，鲈形目种类最多，27科47属56种，占鱼类总种类数的45.2%。夏季优势种为鳀(Engraulis japonicus)、脊腹褐虾(Crangon affinis)、带鱼(Trichiurus lepturus)和小黄鱼(Larimichthys polyactis)，秋季优势种为三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)、小黄鱼、鳀和带鱼，优势种季节波动不大。秋季平均单位时间渔获量为46.60 kg/h，高于夏季(39.35 kg/h)。秋季航次调查中渔业资源较夏季更为集中，主要分布在长江口和吕泗渔场附近，其他断面渔获量较低。夏季航次群落多样性指数高于秋季航次。CLUSTER聚类分析表明，黄、东海渔业生物群落可分为2组，夏、秋季2组界线变动不大，2组聚类的形成可能受水温和长江径流影响。     

基于不同空间插值法的黄海和东海北部游泳动物多样性空间分布研究

物种多样性空间分布是生态学研究的重要内容之一，空间插值法在该领域应用广泛。本研究以2017年5月黄海和东海北部游泳动物多样性为例，选取种类数(S)、Shannon-Weaver多样性指数(H′)、Pielou均匀度指数(J)和Margalef丰富度指数(d)来衡量该海域物种多样性，应用反距离加权法(Inverse distance weighted, IDW)、径向基函数法(Radial basis function, RBF)、局部多项式法(Local polynomial interpolation, LPI)、普通克里格法(Ordinary kriging, OK)和协同克里格法(Ordinary cokriging, COK)对上述4种多样性指数进行插值，通过jackknife检验的方法选择适合每种多样性指数的空间插值法。结果表明，对于4种多样性指数，COK结果均最好，而其他4种方法精度较低，且差别不大。COK预测结果表明，S和d都呈现出东南部高，北部次之，中部最低的格局。H′和J也是中部最低，在南部和北部海域差异不大。4种多样性指数在32?N以南海域的高值区范围大致相同。COK可以作为黄海和东海北部游泳动物多样性空间插值的方法。     

养殖栉孔扇贝对桑沟湾碳循环的贡献

通过室内实验、数学模拟的方法研究了桑沟湾养殖栉孔扇贝通过呼吸、钙化等活动对湾内碳循环的影响,并与生物沉积碳相比较发现,养殖扇贝每年通过呼吸和钙化分别放出碳1.22×104t和7.57×102t;但通过生物沉积作用每年有8.71×104t碳被沉降到沉积物界面,这些碳绝大部分被埋藏从而脱离了地球化学循环。尽管养殖扇贝通过呼吸和钙化释放出部分碳,但有更多的碳通过生物沉积作用被埋置因此,从整体上看,养殖栉孔扇贝在湾内碳循环中参与了碳汇的作用。     

胜利原油对半滑舌鳎肝脏超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性的影响

在室内模拟条件下,研究了不同暴露浓度和不同作用时间下胜利原油对半滑舌鳎幼鱼肝脏超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性的影响,以探讨其用于石油污染的生物标志物的可行性.结果表明,从时间-效应关系分析,半滑舌鳎幼鱼肝脏SOD和CAT活性随时间总体呈现升高-降低-升高的趋势,并且随着暴露浓度的增加,出现高值的时问提前.从剂量-效应关系分析,半滑舌鳎幼鱼肝脏SOD和CAT活性总体呈现低浓度诱导,高浓度抑制的过程.污染物对生物体的毒性效应存在一定的阚值,在这个阚值内机体未发生中毒反应,污染胁迫解除后也能较快地恢复到正常水平.在本实验中,石油污染对半滑舌鳎幼鱼肝脏CAT活性影响的阚值在0.2～0.4 mg/L之间,而对SOD活性影响的阚值在1.6～3.2 mg/L之间.在此阙值以上,表明石油污染导致机体产生活性氧的速度超过机体抗氧化防御系统的清除能力,损伤作用占主导地位,使机体发生毒性效应.半滑舌鳎幼鱼肝脏CAT活性对石油污染的响应相对于SOD更加敏感,所以更能反映出环境中氧化污染的胁迫,有望成为石油类污染的生物标志物.     

捕捞诱导鱼类生物学特征进化研究进展

随着捕捞强度加大,渔业生物为了应对捕捞压力、维持种族繁衍,逐渐产生适应性进化,这一过程称为捕捞诱导进化(Fishing-induced evolution,FIE),通常表现为渔业生物个体变小、性成熟提前,个体对捕捞的敏感性增强,进一步导致渔业种群结构简单、生态系统稳定性下降和渔业经济效益降低。认知捕捞诱导的渔业生物适应性进化,掌握捕捞对渔业种群的作用机制,有利于制定科学合理的渔业资源养护与管理策略。虽然FIE方面已进行了大量研究,但FIE在生理、生态及基因层面上对渔业生物的具体影响过程尚未明确,尤其是在气候变化、多物种相互作用等的动态环境中,FIE的作用方式更为复杂。作者综述了鱼类FIE的主要研究方法,总结了捕捞对大个体的选择性在鱼类生长、性成熟和行为方面的影响,并分析了这种影响对渔业种群恢复与管理产生的效应,以及今后需要解决的关键科学问题,旨在为FIE的进一步深入研究和渔业资源的科学管理提供帮助。     

环境DNA在水体中存留时间的检测研究——以中国对虾为例

精确地掌握物种的分布与种群动态是保护生物学的基础。然而，对于某些具有特殊生活史的物种以及群体数量非常少的种群而言，物种分布检测极其困难。DNA条形码技术与环境DNA(Environmental DNA, eDNA)的结合使以上困难得以解决。鉴于eDNA易降解、在环境中含量低的特性，探究其在环境中的持续存留时间对于后续准确进行定性与定量分析至关重要。本研究以中国对虾(Fenneropenaeus chinensis)为研究对象，结合实时荧光定量PCR定量分析了水环境中eDNA随时间的降解情况，基于赤池信息准则(Akaike Information Criterion, AIC)，选择了最适于eDNA随时间降解的统计模型。结果显示，当eDNA的释放源头被去除后，eDNA在水体中的含量与时间呈负相关关系，其在环境中的存留时间为30 d左右。本研究旨在为合理规划物种的定性检测与定量评估提供理论依据，以期将人为因素造成的实验误差降到最低。     

复合垂直流人工湿地植物与基质层微生物群落特征比较分析

为了解复合垂直流人工湿地系统对海水养殖尾水中各形态氮的处理效果, 以及植物与不同基质层微生物群落特征的相似性和差异性, 以互花米草(Spartina alterniflora)-细砂-煤渣-碎石构建的复合垂直流人工湿地系统为研究对象, 研究了该系统对海水石斑鱼养殖尾水中 COD、NO₃ ^– -N、NO₂ ^– -N、NH₄ ⁺ -N 和总氮(TN)的去除效果, 并采用高通量测序技术分析了植物根际和不同基质层微生物群落特征。结果表明, 复合垂直流人工湿地系统对污染物有较好的去除效果, 出水中 COD、NO₃ ^– -N、NO₂ ^– -N、NH₄ ⁺ -N 和 TN 的平均浓度分别为 4.00 mg/L, 0.15 mg/L, 0.16 mg/L, 0.04 mg/L, 0.64 mg/L。植物根际样品和细砂层样品的微生物群落丰富度和多样性较高, 与其他基质层样品具有明显差异; 在门分类水平上优势菌以变形菌门、拟杆菌门、放线菌门、绿弯菌门和厚壁菌门为主, 相对丰度分别为 53.7%、11.5%、11.9%、6.4%、3.7%; 在纲分类水平优势菌以 α-变形菌纲、γ-变形菌纲、放线菌纲和拟杆菌纲为主, 相对丰度分别为 30.1%、20.9%、11.9%、10.3%; 人工湿地中丰度最高的脱氮功能菌包括亚硝化单胞菌属、硝化螺菌属、 芽孢杆菌属、假单胞菌属和不动杆菌属; 系统中微生物代谢功能丰富, 且所有样品功能组成相似; 相同基质层样品的微生物群落组成差异较小, 二级湿地单元各基质层样品微生物群落的差异程度与一级湿地单元相比较小。     

黄河三角洲滩涂贝类栖息地的时空动态遥感监测

基于遥感和GIS(geographic information system)技术,以1986—2017年间潮位最低的6个时相的Landsat影像数据为数据源,以瞬时水边线为下边界,以围垦大堤、养殖池塘、平均高潮线和植被线为上边界,提取黄河三角洲滩涂贝类栖息地信息,分析30年来贝类栖息地的时空变动。结果显示,1986—2017年贝类栖息地面积呈持续下降趋势,由1986年的1188 km² 减少为2017年的396 km²;1993—2001年和2008—2013年2个时段变化最为显著,年均减少面积均约为34 km² 。空间上,以刁口段变化最为剧烈,除1986—1993年下边界略向海扩张外,其他时段上边界向海推进、下边界向陆蚀退,面积大幅减少。河口段上边界基本稳定,下边界由于黄河入海水沙变化和海洋动力侵蚀的双重作用,淤积和蚀退交替进行,但总体上面积变化不大。黄河三角洲滩涂贝类栖息地时空变动影响因素差异明显,刁口段和莱州湾段主要由于滩涂盐田、水产养殖池塘和工程建设占用,河口段主要因为黄河入海水沙变动和海洋动力侵蚀,由于港口和油田建设,东营港及邻近段栖息地功能全部丧失。