红树林、海草床、盐沼湿地是海洋“蓝碳”的重要组成部分,是碳汇能力极强的海洋生态系统。在国内外相关研究的基础上,本文综述了红树林、海草床和盐沼等几种典型滨海湿地的碳汇能力、湿地损毁对碳汇能力的影响以及修复和提升其碳汇能力的难点。对国内外现有的滨海湿地碳汇监测方法进行了综述,并从滨海湿地碳汇现状监测、湿地保护及增汇等几个方面提出建议和展望。在全球范围内滨海湿地具有较强的碳汇能力,是陆地生态系统的10倍。随着城市扩张,人为开发利用滨海湿地将转变为工业、建设用地,是滨海湿地生态系统碳汇能力丧失的主要影响因素,湿地的恢复难度大、周期长,具有较多的不确定性。目前滨海湿地碳源汇的监测方法主要有清单法、直接测量法及遥感监测法和生态系统模型法等监测方法。各国在对滨海湿地碳汇调查的研究不断地探索和完善的同时,还存在着诸多问题,因此滨海湿地调查需要加强以下方面的研究:开展滨海湿地碳汇摸底和生境质量调查;建立滨海湿地蓝碳调查体系同时将湿地利用变化考虑进来;整合现有碳汇调查数据形成数据库为政策制定模型优化提供可靠的数据支持;继续探索新型调查方法在碳汇调查中的应用。

为探究不同机器学习模型对水深反演精度的影响,本文根据遥感水深反演原理,针对极限梯度提升(XGBoost)、支持向量机(SVM)、核岭回归(KRR)和套索回归(LASSO)四种机器学习模型,利用WorldView-2多光谱卫星遥感影像和机载激光雷达(Lidar)测深数据,在训练样本和测试样本相同的情况下,结合网格搜索方法寻找机器学习算法的最优参数组合,对我国南海甘泉岛周边浅水水域进行水深反演实验。通过四类机器学习模型反演结果比较分析得出结果:在20 m以浅水深区域, XGBoost模型的学习能力较强,相关系数(R²)为0.97,均方根误差(RMSE)为0.85 m,平均绝对误差(MAE)为0.63 m,平均相对误差(RME)为19%,优于其他三种机器学习模型,总体效果最好,能够用于甘泉岛周边水域的预测,为后续开展水深反演研究提供借鉴意义。

采用截线样条法对海南文昌海域的珊瑚礁生态系统进行了调查,结合2012年和2018年同区域开展的历史调查数据,采用半定量的珊瑚礁健康指数法(coral reef health index:CI)分析了文昌海域珊瑚礁生态系统健康状况、变化趋势以及其主要的影响因素。结果表明,文昌海域调查到造礁石珊瑚11科31属79种,优势种以澄黄滨珊瑚、标准蜂巢珊瑚、秘密角蜂巢珊瑚、精巧扁脑珊瑚等环境耐受性的团块状造礁珊瑚为主,而敏感型的鹿角珊瑚科种类较少,覆盖率低。尽管文昌海域水质环境比较优越,但大型藻类覆盖率很高(平均覆盖率16%),珊瑚群落结构已经发生明显的转变,珊瑚礁健康指数CI值介于-0.44~0.95之间,珊瑚礁生态系统健康状况总体较差。推测海洋工程建设及养殖尾水排放影响是文昌海域珊瑚礁退化的主要原因。但与2018年相比,文昌海域珊瑚礁健康状况明显恢复(CI值从2018的-0.59提升至2020年-0.06),造礁石珊瑚平均覆盖率为12.75%,珊瑚补充量为0.9 ind/m²,与往年调查数据对比有所上升,且本次调查也没有发现短期内死亡的造礁珊瑚及珊瑚病害,说明该区域内的珊瑚礁生态系统有较好的恢复潜力,建议加强该区域的生态管控以及开展生态修复工作,以加速其自然恢复。

稻蟹共生模式作为我国特色稻田种养模式,依靠生物之间的互惠、生物之间稻田资源的互补利用,在维持土壤肥力和水稻产量、提高氮素利用率以及控制病虫草害等方面发挥了重要作用。本文主要围绕水稻生长、水质、土壤环境、系统氮素损失、生物多样性五个方面,系统总结与分析目前我国稻蟹共生模式对稻田生态系统的影响,得到的主要结论是稻蟹共生模式能够稳定或提高水稻产量,提升稻米品质,对稻田生态环境的影响结论不一。本研究可为稻蟹共生模式的深入开展和推广提供参考。

巴伦支海东部区域蕴含着丰富的油气资源,但存在海冰覆盖。随着气候变化,海冰持续消融,使得东部区域维持开放水域的时间延长,波浪特征也会随之发生变化,有必要开展研究,为在该海域服役的海洋工程结构的设计、建造与作业提供参考。本文收集美国冰雪数据中心的海冰密集度卫星遥感数据,绘制海冰边缘线分析海冰范围的变化。根据边缘线结果在东部海冰消融区选取代表点,采用欧洲中期天气预报中心最新数据集ERA5波浪数据,统计波浪基本特征,抽取波高的年极值和季节极值序列,通过GEV、Gumbel、Weibull和ME分布模型对有效波高的设计参数进行了研究。结果表明,随着海冰减少,代表点无浪频率显著降低,近年来几乎全年有浪。根据波浪重现值结果,夏季是最合适的作业季节。

台风造成的灾害是海洋结构物建设中需要考虑的重要因素之一。本文对东营市孤东采油厂附近海域1960年至2019年期间发生的31场台风进行模拟,抽取工程地点潮位序列,采用广义极值分布对极值潮位和增水的持续时间进行边缘分布拟合,采用Gumbel-Hougarrd copula函数构建了二者的联合分布。考虑风暴潮出现频次的影响,采用泊松复合极值分布开展概率分析。结果表明由此估计的联合重现期可以较好地反映风暴潮致灾程度,为沿海的防灾减灾和海洋结构物设计提供参考依据。

海洋锋与中尺度涡普遍存在于全球海洋中,对全球海洋环流以及海洋生态都产生深远的影响。海洋锋和中尺度涡与中上层渔业资源关系密切,对渔业资源生物的索饵、洄游和补充等都产生重要影响。立足于生态系统视角对海洋锋面和中尺度涡进行深入研究能够解决一些大尺度下研究所无法解决的科学问题,并且为基于生态系统的渔业评估、管理奠定基础。本文主要回顾了锋面和中尺度涡对于中上层渔业资源影响的研究进展,简要总结了研究中采用的锋面、涡旋特征提取方法,重点讨论了鱼类对于锋面和中尺度涡的响应及其内在科学机制。分析认为,渔业资源生物对锋面和中尺度涡的响应有多样的变化,推测其受摄食条件及温度适宜性的主导程度较大。建议未来对于海洋锋面和涡旋的渔业生态效应的研究应当:1)共同考虑锋面和涡旋的影响以取得更全面和科学的结果。2)对不同性质和发展阶段的锋面和中尺度涡进行更细化的判别。3)对海洋生物建立更完善的观测、调查和追踪体系。

董家口港突堤码头缺乏防波堤掩护,易受极端海况影响。本研究分析了董家口港突堤码头前沿的ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler)和温深仪所捕捉到的台风“利奇马”引起的港区水动力环境异常变化,可为突堤码头船只靠泊环境预报提供重要参考。本文主要结论有:“利奇马”台风期间董家口港风暴潮位以最大减水为对称中心呈“V”型分布,其变化受风速主导,台风中心接近董家口时,风暴潮位滞后响应时间较短,台风中心远离时,风暴潮位滞后响应时间较长。台风期间观测余流普遍小于20 cm/s,对港口威胁较小。码头有效波高受风区影响显著。码头位置“先头涌”先于风速极值12 h出现,且涌浪谱峰频率位于30万吨原油船和40万吨矿石船的横摇谐振区内,需提前加以防范。台风浪的混合作用使得观测点底层海水升温约1℃,由于温跃层受到破坏,台风过后底层水温降温缓慢,降温趋势为0.15℃/天。

“十三五”规划以来,我国的生态文明建设取得了显著成效,但环境问题仍然很严重,水污染防治作为生态文明建设的重要内容之一,需要在“十四五”期间进一步推进和加强。以1984年以来我国水污染防治政策文本为研究对象,基于水污染防治政策工具的基本类型,结合水污染政策治理过程、政策发文时间以及政策行动者三个维度,构建分析框架。通过对水污染防治政策文献的收集、整理、编码和量化分析,发现我国水污染防治政策体系较为完整,但是存在着政策工具运用比例失调,政策工具的全过程治理环节薄弱,政策工具的行动者结构单调等问题。未来应当调整柔性和刚性政策工具的比例,加强水污染防治政策中全过程治理工具的供给,促进水污染防治政策行动者的多元参与,以及优化现有政策工具,拓展新的政策工具。

在滨海地区的层状非均质含水层,当抽水井过量开采时会引起严重的海水入侵。本文基于前人的物理模型试验,利用OpenGeoSys科学模拟软件,建立了滨海地区层状非均质含水层抽水井开采地下水引起咸水上升的二维数值模型,并用验证后的模型分析了层状非均质含水层的非均质性、低渗透率含水层的厚度以及抽水井的位置对允许开采量和海水入侵的影响。数值模拟结果表明层状非均质含水层中抽水井的允许开采量比均质含水层中低一些,对于深水井和靠近海水边界的井,两种含水层中允许开采量的差值更大。除此之外,层状非均质含水层中低渗透率含水层的厚度越厚,海水入侵的影响越大,随着抽水井泵送速率的增加,海水入侵的影响越明显;抽水井距离海水边界的水平距离越近、深度越深,其允许开采量越低,且抽水井深度的变化比抽水井与海水边界的距离对允许开采量的影响更加敏感。本文的研究成果为滨海地区地下水资源的合理开采和规划提供了科学的理论依据。

针对三倍体长牡蛎人工育苗中存在的幼虫存活率低、变态率低等问题,本文详细叙述了四倍体和二倍体的亲贝培育,人工授精,三倍体幼虫的孵化和培育等环节的技术。首先,应强化四倍体亲贝的倍性检测和四倍体、二倍体亲贝的促熟培育;人工授精和孵化时,应做好二倍体亲贝的解剖和雌雄区分,严防二倍体牡蛎精子对卵子的污染,以确保长牡蛎幼虫三倍体率为100%,同时还应控制孵化密度以提高幼虫孵化率;在幼虫培育阶段,通过合理控制幼虫培育密度、强化营养供给、确保培育的优良水质和定期筛分幼虫大小等方法促进幼虫生长速度,提高幼虫存活率;在采苗阶段,通过调控附着基质量和投放量,加大换水量、投饵量,及时倒串等技术措施,提高附着变态率;中期培育阶段则主要是监测水质和控制密度,确保稚贝能够快速生长发育。本文提出的一系列技术措施对提高三倍体长牡蛎人工育苗成功率,使之达到稳产水平,取得较好的效果具有重要意义。

基于东平湖1960—2020年日水位序列,利用Mann-Kendall法、滑动T法和小波分析法对东平湖水位突变点进行确定,分析年均水位变化趋势和日水位变化特点,探讨水位变化对东平湖湿地空间演变的影响,结合年内展布法和变异性范围法(RVA法)对东平湖生态水位进行研究。结果表明:东平湖水位突变年为1989年;水位上升使东平湖入湖口和出湖口湿地空间发生了明显的演变;水位突变前年内展布法1和2计算的逐月生态水位分别在38.11～39.46 m和36.94～38.24 m之间,突变前生态水位月保障程度较高,水位突变后长期保持高水位;东平湖生态水位应以水位突变后水位序列进行计算,年内展布法1和2计算的逐月生态水位在39.83～40.55 m和37.59～38.27 m之间,高低水位历时各年份差别较大;年内展布法1计算的东平湖生态水位可以保证湿地不退化,结合湿地水下高程和芦苇生长期确定了东平湖适宜水位;东平湖汛期可设置汛限动态水位,不仅可以使大汶河洪水资源化,而且可以保障东平湖生态系统的健康。

当前对海洋沉积物再悬浮的过程的研究主要分为海洋流体的动力作用和动力作用下沉积物的动力响应过程两方面,内孤立波能够在海洋跃层间传输数百米,诱发极强的垂向流动,引起沉积物再悬浮。基于此设计水槽实验,设置土坡实验组和土层对照组,控制渗流条件的有无,进而控制海床沉积物动力响应的充分与否,通过制造下凹型内孤立波,改变海床沉积物的底质条件和内孤立波的振幅,对比分析不同条件下内孤立波浅化破碎导致的沉积物、再悬浮现象,探讨渗流条件对再悬浮过程的影响。实验发现在内孤立波作用下,流速越快,沉积物悬浮物浓度增加值和变化速率越大,悬浮物浓度的变化幅度与悬浮物浓度最大值呈正相关。具备渗流条件,动力响应充分的土坡区域,在内孤立波作用下能够维持较高的悬浮物浓度更长时间,悬浮物浓度持续变化时长明显更久,且在流速较小时,悬浮物浓度变化速率较慢。对于底质不同的沉积物,粘粒越高对内孤立波的动力响应速度越慢,具体的变化规律也有所差异。当沉积物成分为砂质粉砂时,土层区域的最大悬浮物浓度增加值总是大于土坡区域,但在作用间隙,土坡区域能够维持较高的悬浮物浓度更长时间,最大能达到土层区域的2.5倍。当沉积物成分为粘土质粉砂时,土坡区域的悬浮物浓度增加值是土层区域的1.6~2.2倍,且局部较多的粘粒会降低孔隙通道的渗透性,不利于颗粒的输运和泵送。

本文提出了一种新型防波堤结构:半椭圆型防波堤,并对两种尺寸的半椭圆型防波堤模型进行了一系列的物模试验,重点分析了椭圆弧形结构面在波浪作用下的水力特性,为新型防波堤的设计施工提供参考。通过π定理确定了半椭圆型防波堤波浪力的影响因素,包括波陡H/L,相对波高H/D,尺度参数b/L,通过试验数据分析了半椭圆型防波堤所受波浪力随这三个影响因素的变化规律并比较了两种半椭圆型防波堤模型的受力特点。结果表明:波浪力随H/D的增大而增大,随H/L、b/L的增大而减小;模型1所受波浪力较大,且水平波浪力远大于竖直波浪力,模型2所受波浪力较小,且水平波浪力和竖直波浪力大小接近。

基于深度学习和CatBoost技术,本文提出了一种混合模型(LACM)对墨西哥湾、芬迪湾和阿拉斯加湾附近的海浪波高进行预测,进而可以应用于其他海域的浪高预测。首先,对从美国国家数据浮标中心(NDBC)获取的海浪数据信息进行预处理;其次构建基于加入了注意力机制(AM)的长短期记忆(LSTM)神经网络模型和CatBoost集成学习模型;对预测后的结果进行重构。经过与LSTM、支持向量回归(SVR)、CatBoost等方法的比较,实验结果表明,LACM模型的平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和平均绝对百分比误差(MAPE)都是最优,曲线拟合效果最接近,且具备一定的鲁棒性。

近40年来,随着空间技术和传感器技术的不断发展,海洋遥感及渔业已进入大数据时代。准确、高效、智能地挖掘这些海洋遥感及渔业数据中的有用信息是需要解决的挑战性问题。深度学习作为近年来机器学习领域新兴的一项强大技术,在许多工业领域的应用中取得了较好的成果,与传统的基于物理或统计的图像信息提取算法相比,其优势更加明显,并开始在海洋遥感及渔业中展开应用。在本研究中,我们介绍了人工智能的关键理论与方法,在海洋遥感和渔业方向总结了深度学习在海洋环境参数反演、遥感图像的分类识别、海洋现象预测、种群识别、渔业生物学和渔情预报方面的研究进展,并对未来深度学习在海洋遥感和渔业的发展进行展望。

通过室内水槽试验,研究了波浪和水流共同作用下管道周围局部冲刷过程。此外,采用Flow-3D数值模拟软件建立波流-管道-流体有限元模型,研究了海底管道在Stokes波和水流共同作用下的水动力和局部冲刷特征,探究了水深、流速、管道直径、悬空高度等因素对管道周围冲刷的影响规律。结果表明:波流作用下,管道上、下游两侧压力差引起管道下的渗流,在渗流力的作用下泥沙颗粒发生管涌,管道与海床之间形成孔道,标志着局部冲刷的开始。不同水深、管道悬空高度、海流流速对管道冲刷特征有显著影响,水深增加,最大冲刷深度减小,有效抑制了冲刷的发展;管道悬空高度增加,最大冲刷深度也随之减小,但冲刷坑的宽度相应增大;海流的存在显著促进了冲刷的发展,增加了管道的最大冲刷深度。

传染性皮下及造血组织坏死病毒(IHHNV)是影响对虾养殖的主要病毒之一。普遍认为IHHNV主要感染起源于外胚层和中胚层的器官,一般不感染内胚层器官,如肝胰腺。本研究通过室内投喂攻毒的方式对凡纳滨对虾(Penaeus vannamei)进行人工感染,利用PCR方法分析IHHNV对凡纳滨对虾鳃、肝胰腺、游泳足和肌肉不同器官的感染情况。攻毒10 d后结果显示,凡纳滨对虾的肝胰腺在投喂攻毒实验中更易感染IHHNV,其阳性感染率为86.7%,IHHNV病毒载量为9.8 copies/μL DNA。鳃的感染率为46.7%,IHHNV病毒载量为3.0 copies/μL DNA。肌肉和游泳足具有相似的感染性,其感染率都为13.3%,IHHNV病毒载量分别为0.8 copies/μL DNA和0.3 copies/μL DNA。该研究表明来源于内胚层器官肝胰腺也可以感染IHHNV,且与其他器官相比IHHNV感染程度较高,此结果为IHHNV感染机制的研究提供了新视点。

为了解山东半岛近岸海域表层沉积物重金属的含量特征,本研究利用火焰光谱法及原子荧光法测定了山东半岛近岸海域40个站位表层沉积物中Hg、Cu、Pb、Cd、Cr、Zn及As共七种重金属的含量,同时应用地累积指数法及潜在生态风险评价法开展了污染程度及潜在生态风险评价。结果表明:山东半岛近岸海域表层沉积物中,1)Hg、Cu、Pb、Cd、Cr、Zn、As的平均质量浓度,分别为0.05、16.51、15.04、0.16、27.69、28.16、5.72 mg/kg;2)重金属平均污染程度分别为Cd>Cu>Pb>Hg>Zn>Cr>As,除Cd和Cu为轻度至偏中污染外,其他元素为无污染或轻度污染;3)单一重金属生态风险顺序依次为Cd>Hg>As>Pb>Cu>Cr>Zn,除Hg在24站处于中等生态风险外,其他元素在各站均处于轻微生态风险。

海域使用权交易是海域产权制度安排中的核心问题所在。在当前自然资源资产产权制度改革的大背景下,研究海域使用权交易机制对优化海域产权结构、提升海域资源配置效率、促进海洋经济可持续发展具有重要意义。依托当前海域使用权两级交易机制,本文提出一种海域产权安排的新思路——海域使用权的府际交易,并将其嵌入到现有框架中,将海域使用权交易机制拓展为三级。通过构建并求解海域使用权府际交易的演化博弈模型后发现,在海域使用权交易价格和交易数量确定的前提下,达成海域使用权的府际交易是作为区域利益代表的地方政府的理性选择。而要促成海域使用权府际交易,可以通过减少交易过程中的交易成本、提高海域使用权需求方政府的海域使用效率、降低海域使用权需求方政府的海域管理成本和提高海域使用权供给方政府的投资收益等途径。基于Matlab仿真模拟后的结果进一步证实了上述结论。

利用海坛海峡海域春、夏、秋、冬4个季节特征月潮位资料和大、小潮水文同步调查资料,分析海坛海峡海域附近潮汐特征和海坛海峡潮流特征,并探讨了该海域余流变化特征的影响因素。结果表明:海坛海峡附近海域潮汐属正规半日潮,落潮历时普遍略长于涨潮历时;潮流属于正规半日潮流,浅水分潮流较显著,涨落潮主流向较明显,为往复流。海坛海峡海域潮波属于驻波性质。余流季节变化受东海闽浙沿岸流和季风影响显著,冬季余流方向总体向南,夏季整体呈北向。

基于2017年夏季以及2018年冬季在废黄河三角洲叶瓣海域关键站位的连续观测及坐底三脚架观测数据,研究了废黄河三角洲叶瓣侵蚀过程的季节性变化特征。研究结果表明:黄河废弃三角洲叶瓣侵蚀具有显著的季节性特征。夏季平静海况下,三角洲斜坡水体整体强烈混合,三角洲前缘层化显著。三角洲斜坡平均含沙量约为25~55 mg/L,是三角洲前缘的1.5~3倍,侵蚀通量是其2倍左右,悬沙单宽通量三角洲斜坡区为前缘区的2倍左右。近岸三角洲斜坡区水体含沙量和浊度均受潮流控制,具有显著的周期性变化。冬季平静海况悬沙浓度是夏季的5~7倍,三角洲斜坡平均含沙量可达175~280 mg/L。风暴期间悬浮泥沙浓度显著上升,据浊度估算其可高出夏季1~2个数量级。同时,冬季风暴期间可能发生显著的沉积物液化并跨斜坡流动。沉积物捕获器记录表明,风暴海况下近底层沉积通量远高于平静海况下,最高达20 kg/m²/d以上,约为平静海况下的30~50倍,而侵蚀通量要高于沉积通量,据此推算,一次风暴过程会使得海底沉积物发生厘米级变化。潮流的持续作用是研究区三角洲叶瓣快速侵蚀的重要原因,而极端天气下短时间尺度的波浪作用亦相当可观。

波浪作用导致的斜坡失稳会威胁到近海工程的安全,斜坡面上的波压力分布直接影响着斜坡的稳定性。利用基于有限体积法的水动力数值模型,模拟了行进波在斜坡地形上的传播过程,在验证模型正确性的基础上,进一步分析了水深、波高及周期对不同坡度的斜坡面上波压力分布特征的影响。结果分析表明,行进波沿斜坡面传播过程中,水深越小,波高越大,周期越长,破波前斜坡面上的波压力越大;在波浪发生破碎的条件下,水深越小,周期越短,波高和坡度越大,波浪的破碎区越靠近来波方向;缓坡条件下(3°～9°),波压力最大值相较坡底处可增加20%~80%;破波前的波压力沿斜坡面呈非线性增加趋势,波浪破碎可使斜坡面上的最大波压力相对于坡底波压力的增加率扩大约1.2~1.3倍;波浪破碎后的波压力显著降低,且其数值可能会小于坡底处的波压力。

茎柔鱼(Dosidicus gigas)是个体较大的头足类,其经济价值较高且是我国远洋鱿钓渔业重要的捕捞对象。本文基于2006—2015年9—12月秘鲁外海8°～20°S,95°～75°W范围内的海表温度(SST)和海面高度距平(SSHA)数据,构建了不同权重的栖息地指数模型(HSI),筛选出最优模型并对其进行验证。此外,利用最优模型预测茎柔鱼栖息地适宜性,并分析了不同强度厄尔尼诺年份下栖息地时空分布的差异性。结果表明,SST权重为0.7,SSHA的权重为0.3时的HSI为最优模型,利用2015年实际生产数据对模型进行验证,模型结果显示优良预测性能。对比2006年弱厄尔尼诺年份与2015年超强厄尔尼诺年份茎柔鱼渔场环境因子以及栖息地的时空分布,结果发现,与2015年超强厄尔尼诺年份相比,2006年弱厄尔尼诺事件期间,茎柔鱼渔场水温相对偏冷,海面高度较低,适宜的 SST 和SSHA 范围相对扩大,导致2006年更适宜茎柔鱼生存,有利的栖息地面积显著增加。研究表明,不同强度厄尔尼诺事件对茎柔鱼栖息地适宜性的影响呈现显著差异,未来针对气候变化的影响评估研究需要进一步考虑每个独立气候事件的特性。

了解基因表达的性别偏倚有助于理解性别相关的表型二态性,它也是研究基因-表型互作的一个重要的领域。为填补基因数据的空缺及揭示基因表达的性别偏倚,首次开展了高体鳑鲏(Rhodeus ocellatus)肌肉组织的RNA测序。分别采集雌性和雄性高体鳑鲏各3尾,从鱼体上剥离肌肉组织。剥离的组织置于液氮中研磨,抽提获得总RNA后,通过Illumina HiSeq测序平台进行转录组建库、测序并进行了差异表达基因分析。结果表明,雌、雄高体鳑鲏样本中分别测序获得6.39 GB和6.70 GB的Clean Data,组装后得到46 194个Unigene,大小达到59.68 Mb,序列平均长度达到1 354.67 bp。比对数据库后,共注释Unigenes 24 754个,占所有Unigenes的53.59%。GO功能注释结果显示,25 887、21 822和10 008个Unigenes分别注释到生物学过程、细胞组分和分子功能3个GO分类中。预测转录因子3 030个,获得微卫星22 560个。差异表达分析显示,雌性与雄性个体之间有3 216个差异表达基因,其中雄性个体显著上调基因有1 796个,显著下调基因1 420个。GO富集分析表明,雌、雄个体间基因表达差异多集中在细胞水解酶活性、转运活力和细胞外区域等GO条目上。KEGG通路富集分析表明,疱疹病毒感染、补体与凝血级联反应和蛋白质消化和吸收通路是富集差异基因最多的3个通路。蛋白互作网络分析表明,雌性和雄性个体间存在2个主要的蛋白互作网络,为蛋白酶内肽酶复合物(Psmd1,Psmd3和Psmd5等)等相关基因构成的互作网络和由纤维蛋白原(Fga,Fgb和Fgg)等相关基因构成的互作网络。以上分析表明,雌、雄高体鳑鲏基因表达具有明显的性别偏倚性。本研究结果补充了高体鳑鲏的转录组信息,揭示了高体鳑鲏基因表达的性别偏倚,也为进一步研究基因表达的性别偏倚与表型互作提供了数据支持。

小型底栖生物学是底栖生物学不可或缺的组成部分。近20年来,随着研究方法的进步和数字化的惊人发展,小型底栖生物学研究取得了惊人的进步。2023年,小型底栖生物学家Olav Giere和Michaela Schratzberger,联合三十多位具有不同背景、观点和经验的杰出小型底栖生物研究者,编辑出版了《小型底栖生物研究的新视野:概况、模式与潜力》(New Horizons in Meiobenthos Research: Profiles, Patterns and Potentials)。这本书聚焦小型底栖动物,讨论和总结了小型底栖动物研究多个重要领域的最新进展,揭示了小型底栖动物在底栖生物世界中的重要作用,同时概述了小型底栖生物学未来研究的新视野。该书内容是对当前小型底栖生物研究进展的总结和未来方向的展望,可对小型底栖生物研究的发展和国际交流起到实质性推动作用。

针对现浇混凝土人工鱼礁体型大、运输效率低等问题,本文设计了一种鲁班锁连接的装配式人工鱼礁,将小尺寸杆件通过卯榫连接便可组装成大空方的空间体,能有效节省运输及投放成本,并根据山东日照近海某人工鱼礁区投放礁体海域的海况条件,对此礁体进行了稳定性计算。结果表明:在波、流共同作用下,礁体最大受力为7.252 kN,最大作用力矩为8.702 kN·m,礁体抗滑移安全系数为3.4,抗倾覆安全系数为4.5,均满足礁体稳定条件,即礁体在该海域不会发生滑移及倾覆。为今后设计适宜我国近海海域环境特征的装配式人工鱼礁提供重要的参考价值。

采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对2020年6月采集的深圳湾海域16个站位的表层沉积物样品中16种多环芳烃含量进行分析测定。研究结果表明:深圳湾海域表层沉积物中16种多环芳烃浓度范围为410~2 486 ng·g^-1,平均浓度为977.67 ng·g^-1,样品中多环芳烃以高环(4~6环)为主,具体分布特征为:5环(38.44%)＞3环(21.00%)＞4环(19.96%)＞6环(12.33%)＞2环(8.28%);通过多环芳烃轻重比值法和特征分子比值法分析认为,煤、木材和石油的燃烧对深圳湾表层沉积物中多环芳烃的贡献率约为88%,是其主要来源;应用沉积物质量基准法(SQGs)对深圳湾海域表层沉积物中多环芳烃进行分析得出:二苯并(a、h)蒽具有极大生态风险,萘、苊烯、芴具有潜在生态风险,建议采取政策限制和生化方法降解等方式进行PAHs污染防治。

海水入侵是沿海地区常见灾害,通常和其他一些自然灾害联系在一起,如水质恶化、土壤盐碱化等,影响正常工业生产、农业活动和人类生活。本研究于2019年11月在江苏沿海三市(连云港赣榆区、盐城大丰区、南通启东市)分别确定监测断面进行采样,并分析了海水入侵以及土壤盐渍化基本监测指标,初步掌握了江苏沿海三市海水入侵和土壤盐渍化灾害现状。结果表明目前江苏沿海三市均已发生海水入侵以及土壤盐渍化灾害:赣榆和启东部分测区发生严重海水入侵与重盐渍化土,其中赣榆地下水氯离子浓度最高达2 260.90 mg/L,启东测区氯离子浓度最高达1 472.30 mg/L,且启东和赣榆土壤盐渍化范围较大,大丰海水入侵和土壤盐渍化程度较轻。通过掌握海水入侵和土壤盐渍化入侵现状并分析部分区域入侵成因,为未来江苏省海水入侵的研究提供一定基础。

全球变化下浮游植物有害藻华事件频发,给渔业、水产养殖业、人类健康和社会经济带来一系列问题。本研究利用机器学习的随机森林分类树算法,选取北黄海獐子岛海域常见有害藻华种,分别构建了贝毒种和鱼灾种两类有害藻华种预测模型。贝毒种模型响应变量以塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)、鳍藻(Dinophysis)、膝沟藻(Gonyaulax)、原甲藻(Prorocentrum)和拟菱形藻(Pseudo-nitzschia)细胞丰度数据为基础构建,鱼灾种模型基于米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)、夜光藻(Noctiluca scintillans)和小等刺硅鞭藻(Dictyocha fibula),两个模型的特征变量皆选取透明度、温度、盐度、pH和溶解氧5个环境参数。模型分类性能显示:贝毒种模型和鱼灾种模型的准确度分别达到了87.9%和89.7%,对有害藻华种的预测精度皆达到了80%以上水平。影响因素重要性分析表明:温度和溶解氧的平均基尼系数下降分别为15.4%和14.3%,是贝毒种模型有害藻华种的主要影响因素;pH和盐度的平均基尼系数递减程度分别为21.6%和15.5%,是鱼灾种的主要影响因素。本研究为渔业水域、养殖水域以及重要栖息地有害藻华关键预测因子甄别以及早期预警监测体系的建立,提供了案例分析与工作基础。

近年来,纳米银(AgNPs)的广泛应用导致其不可避免地被释放到周围环境中,并通过地表径流最终汇集到近岸海域。为了认识AgNPs胁迫对海洋微藻生长和光合作用的影响,本研究选用三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)为实验对象,研究96 h急性胁迫下AgNPs对三角褐指藻生长和光合作用的影响。实验结果表明,在环境浓度下(0.01 mg/L)AgNPs对三角褐指藻的生长和光合作用均无明显影响,随着AgNPs浓度的增加,三角褐指藻生长情况受到明显的抑制(P<0.05),且存在剂量效应关系。2 mg/L时抑制率达到69.57%,4 mg/L时三角褐指藻的生长几乎被完全抑制,抑制率为96.03%。高浓度(4 mg/L)的AgNPs胁迫会影响三角褐指藻的光合系统,三角褐指藻的叶绿素a、叶绿素c、类胡萝卜素含量明显降低,抑制率分别为45.3%、36.67%和54.47%;PSⅡ中最大光化学量子产量(Fv/Fm)、实际光量子效率(YⅡ)和最大相对电子传递效率(rETRmax)也会受到抑制,因此高浓度的AgNPs能够抑制三角褐指藻的生长及光合作用。

柔鱼(Ommastrephes bartarmii)是短生命周期头足类,作为“生态机会主义者”,其栖息地受气候和环境因子的调控。该物种多分布于黑潮和亲潮交汇区的寒暖流交界处,海域内环境复杂多变,影响了西北太平洋柔鱼不同生活史阶段的种群结构、年龄与生长、摄食与洄游等生物学习性。此外,西北太平洋柔鱼的资源丰度与空间分布极易受中尺度的海洋环境与大尺度气候变化的影响,会因其变化迅速做出响应。本文认为,探究西北太平洋柔鱼对环境变化的响应机制时,以明晰柔鱼完整生活史过程为前提,进而逐步研究各时空尺度下柔鱼的动态变化特征,对已广泛应用的关键环境因子需更精确柔鱼的适宜范围,大尺度范围的研究背景下须考虑结合各类气候事件的作用,中小时空尺度下应将海洋动力环境因素定量化后来衡量对柔鱼的作用,以此建立适合西北太平洋柔鱼资源评估及预测的模型,为合理开发利用和科学管理该资源提供理论支撑。

鸢乌贼(Sthenoteuthis oualaniensis)是南海经济价值较高的头足类种类,栖息地分布及其季节性变化规律研究对其资源科学利用和养护具有重要的意义。本文根据2014—2017年3—11月份南海鸢乌贼春、夏、秋3个季节的渔业数据,结合春、夏、秋三个季节关键环境因子构建基于不同权重的栖息地模型(HSI),筛选出最优栖息地模型预测HSI值,以春、秋季为案例对比了2个季节鸢乌贼栖息地分布格局的差异性,并进一步评估了2015年超强厄尔尼诺事件对鸢乌贼栖息地的影响。结果发现,各月筛选的最优栖息地模型可精准预测南海渔场,春、夏、秋对应的模型精度达到86%、75%和76%。春季鸢乌贼适宜栖息地面积(HSI≥0.6)和最适宜栖息地(HSI≥0.8)显著高于秋季,且广泛分布在南海北部海域,而秋季栖息地适宜性降低,中沙和南沙最适宜栖息地基本消失,极少部分分布在南海东北部水域。从空间上看,2014—2016各年春季最适宜栖息地经纬度重心相对秋季显著向西南部迁移,而不适宜栖息地(HSI≤0.2)向东北方向迁移。研究表明,基于关键环境因子和加权重算法的栖息地模型可以精准预测南海鸢乌贼栖息地,其分布模态呈现显著的季节性差异。

为系统揭示斑石鲷(Oplegnathus punctatus)从初孵仔鱼到幼鱼阶段消化系统各组织器官结构变化的规律,本研究对1~49日龄的斑石鲷仔、稚、幼鱼进行了连续组织学切片实验分析。结果显示,1日龄的斑石鲷初孵仔鱼的消化道位于卵黄囊内侧,且仅为一条简单的管状结构。根据斑石鲷消化系统发育的状况,大致可将其分为三个阶段:1~3日龄,消化系统尚处于未分化的原始阶段,此时的斑石鲷口裂封闭,仅以卵黄囊作为营养来源,呈现完全的内源性营养;4~20日龄,消化系统初步发育,处于拥有基本的摄食、消化与吸收能力的过渡阶段,这一阶段斑石鲷口裂开启,卵黄囊逐步消失,肝胰脏快速发育成型,逐步拥有消化食物的能力,由此开始向外源性营养转变;21~35日龄,消化系统进一步发育,胃腺出现,形成结构完整的消化系统,此后斑石鲷消化系统各组织器官仅有细胞规模上的增长,不再出现结构上的质变。

为探究不同板式透空堤在结构受力方面的异同,本文基于物理模型试验开展了波浪与双平板式与双弧板式透空堤相互作用试验研究。结果表明,不同潜深条件下,双弧板式透空堤上下层板所受波浪压力分布特性差异显著;除上层板上表面外,77.8%工况下,双弧板所受正压小于双平板所受正压;不同潜深状态下,双弧板上层板上表面负压大于双平板上层板上表面;出水状态及静水面状态下层板下表面、入水状态除上层板上表面外,双弧板所受负压小于双平板所受负压。双弧板式透空堤所受正负垂直波浪力均小于双平板式透空堤,负向垂直波浪力之间的差异更加显著。本文研究结果可为板式透空堤的工程应用提供必要的参考依据。

人类活动的干扰和环境的变化直接或者间接导致我国牡蛎礁面积不断缩小,对海洋生态系统的稳定性产生了一定影响。为了恢复牡蛎礁,于2021年6月份首次以牡蛎壳为材料在黄河三角洲潮间带建立了440亩牡蛎礁,4个月后对牡蛎礁发育情况进行了调查、分析。结果如下:牡蛎礁礁体下沉深度为15~20 cm,但整个牡蛎礁礁体仍有1 m的高度;牡蛎礁礁体平均牡蛎附着密度为0.216±0.128个/cm²;牡蛎壳的牡蛎附着量明显高于竹竿、聚乙烯绳。上述结果表明,牡蛎壳适宜牡蛎的附着,以牡蛎壳为附着基的礁体适宜在黄河三角洲潮间带牡蛎礁的修复。

2019年8月受风暴潮“利奇马”影响期间,唐山沿海出现持续强降雨,根据唐山市近岸海域2个浮标站位对风暴潮前后观测数据进行分析发现:2个浮标观测海域水温均下降3.0 ℃左右,浊度日均值最高达38.6、50.3 ntu,为风暴潮前3.17、12.89倍;同时pH、叶绿素a、溶解氧、盐度均有小幅波动,且浮标2#海域水质波动幅度均高于浮标1#海域,pH、叶绿素a、溶解氧日均值最高达8.25、2.882 ug/L、7.7 mg/L,盐度日均最低值为23.96。数据表明:风暴潮期间持续强降雨带来了大量陆源物质及强风浪导致水体垂直混合加剧,底层物质上升的双重因素,导致观测海域风暴潮前后水质参数不同幅度变化。

海况条件对渔业生产作业的难易和渔船安全有着决定性的影响,气象条件也是渔场形成和资源变动的重要诱因之一。本文以中西太平洋黄鳍金枪鱼为研究对象,利用2008—2017年十年的气象卫星观测及再分析数据集,系统统计分析了渔场区的风、浪特征,并结合同期的黄鳍金枪鱼生产数据,分析评估了海况条件对渔业生产的影响。结果表明,中西太平洋黄鳍金枪鱼渔场区平均风速约为5~6 m/s,瞬时风速集中在4~6 m/s之间,而平均有效波高小于2 m,瞬时局地有效波高约为1~3 m;每个月的平均风速和平均有效波高与渔业作业次数大体呈反比关系;渔场区大多为三、四级海况,夏、秋季节多数时间的三级海况比冬、春两季明显较多,更适宜渔船作业。

2019年11月至2020年5月在辐射沙洲绿潮分布区进行了持续的人为干预浒苔发生的活动,为了解该海域浮游植物群落的变化特征,分别于2019年5月、2020年5月对该海域绿潮分布区(120°～124°E,32°～34°N)的浮游植物和环境因子进行了分析。研究结果表明,2019年春季共鉴定浮游植物4门33属53种,其中硅藻25属43种,甲藻6属7种,其余门类(金藻和隐藻)3种;2020年春季共鉴定浮游植物6门49属72种,其中硅藻31属51种,甲藻13属16种,其余门类(裸藻、绿藻、金藻和隐藻)5种。共发现浮游植物优势种11种,主要优势种均为硅藻,其中具槽帕拉藻Paralia sulcata优势度较高。2019年春季(1.39×10⁴ cells/L)浮游植物平均细胞丰度低于2020年春季(2.06×10⁴ cells/L)。浮游植物群落参数(浮游植物种类数、香农威纳指数和Margalef丰富度指数)和环境因子(水温、悬浮物、pH、溶解氧、浊度)均存在显著年度差异。Spearman相关性分析和RDA分析结果表明,影响浮游植物群落参数的环境因子主要有:pH、溶解氧、盐度、溶解无机氮、活性磷酸盐、活性硅酸盐、氮磷比和悬浮物等。

本文针对疏浚前后椒江口航道最大浑浊带的特征以及最大浑浊带对航道回淤的影响进行了分析研究。首先对椒江口水动力泥沙进行数值模拟,得到的模型可以较好地模拟椒江口复杂地形以及水动力泥沙条件。其次分析椒江口的悬沙输移机制和最大浑浊带的运动过程及疏浚后最大浑浊带的变化。悬沙通量计算显示,潮泵效应主导椒江口外航道附近的悬沙输移,近海侧航道悬沙通量主要为海向,近陆侧则为陆向。最大浑浊带在航道附近随大小潮和涨落潮往复移动,一个潮周期内涨急时刻最大浑浊带悬沙浓度最高。航道疏浚后,最大浑浊带位置及悬沙浓度变化不大,疏浚航道上游始终存在一个高淤积区。