苏北浅滩沉积物中的大型绿藻微观繁殖体的垂直分布和物种多样性

本研究通过在2017年秋冬季组织实施的2个绿潮种源调查航次,研究苏北浅滩紫菜养殖区沉积物中的大型绿藻微观繁殖体的垂直分布和物种多样性。对沉积物中的微观繁殖体的定量实验结果表明:表层泥样中绿藻微观繁殖体的丰度最高,随着深度的增加迅速降低。在9月份表层沉积物中丰度为9±2ind./g,而在11月份表层丰度达到98±25ind./g;与9月份相比, 11月份浅滩沉积物中绿藻繁殖体数量呈现出显著升高的趋势。通过对51个绿藻样品的分子鉴定发现:沉积物中存在石莼属(Ulva)、尾孢藻属(Urospora)、盘苔属(Blidingia)等大型绿藻的微观繁殖体;数量占优是石莼属繁殖体,主要包括曲浒苔(Ulva flexuosa)、浒苔(Ulva prolifera)、扁浒苔(Ulva compressa)、缘管浒苔(Ulva linza);其中曲浒苔占据的比例最高,在9和11月份分别达到80.94%和73.33%。在2个调查航次中,都从沉积物中发现了绿潮浒苔的微观繁殖体,这些微观繁殖体是绿潮浒苔在苏北浅滩种源维持的重要方式和关键阶段,也构成了黄海浒苔绿潮连年暴发的"种子库"。     

基于哨兵2号卫星遥感影像的2018年苏北浅滩漂浮绿藻时空分布特征研究

黄海浒苔绿潮自2007年以来连年暴发,但对漂浮绿藻在其源地—苏北浅滩的分布、发生和发展过程仍缺乏精细刻画。本文主要采用哨兵2号卫星遥感影像,对2018年苏北浅滩的漂浮绿藻信息进行提取,结合地形、微波+红外融合海表温度和CCMP海面风场数据,分析了影响漂浮绿藻时空分布的重要环境因子。结果表明：漂浮绿藻于5月23日在苏北浅滩南部首次通过遥感影像被探测到,在6月逐渐向北发展扩大,在7月中旬消失。漂浮绿藻最早可追溯至浅滩中心紫菜养殖筏架区边缘,而后沿潮沟形成宽度为10～200 m、断续绵延数十千米的条带。在黄海绿潮发展过程中,浅滩持续向北及外海输送漂浮绿藻。在浅滩以北,漂浮绿藻的分布和漂移与海面风向一致。本研究结果可为黄海绿潮的早期预警和防控提供依据。     

苏北浅滩养殖筏架附生绿藻入海过程在黄海绿潮形成中的作用

本研究采用现场定量观测为主的研究方法,在2017年5月期间对苏北浅滩竹根沙收紫菜养殖筏架作业过程进行跟踪调查;对养殖筏架绠绳附生绿藻自然脱落和收筏架作业过程人为刮落附生绿藻,以及收筏架作业前后入海的漂浮绿藻生物量进行定量观测。结果表明:筏架绳附生绿藻自然脱落率低,为3.58%±0.78%;收筏架作业过程中绠绳上刮落绿藻生物量为(12±3)kg湿重/根,由此估算2017年整个苏北浅滩刮落的生物量估算可达到万吨湿重;收筏架作业后海域漂浮绿藻生物量是作业前的7.6倍。研究结果进一步明确了收筏架作业过程中人为刮落绿藻是目前筏架附生绿藻最主要的入海方式。刮落绿藻是海水中漂浮绿藻的主要来源,其生物量对南黄海绿潮的规模大小有重要的影响。研究结果为绿潮防控措施的制定和实施提供科学依据。     

苏北浅滩筏架附生绿藻群落结构变化及与环境因子的相关性探究

苏北浅滩是研究浒苔绿潮早期形成机制的重要区域,该区域紫菜养殖筏架上附生绿藻的群落结构变化对浒苔绿潮的发生具有重要影响,环境因素在其中发挥了重要作用.为了探明导致苏北浅滩绿藻群落结构变化的主要环境因素,本文通过分子生物学和种群生态学方法对筏架附生绿藻群落结构进行了研究,结果表明:(1)苏北浅滩筏架附生绿藻群落主要由浒苔(...     

2013年春季苏北浅滩紫菜养殖区绿藻和微观繁殖体的分布现状

为了揭示苏北浅滩紫菜养殖区附着绿藻和绿藻微观繁殖体的分布现状,从2013年三月到五月份对苏北浅滩紫菜养殖区及附近海域进行航次调查。结果表明, 绿藻微观繁殖体在水体和沉积物中广泛分布,水体中的平均值为267株/L,沉积物中的平均值为43株/g。调查期间,紫菜养殖区筏架上附着绿藻的生物量持续增长。在紫菜筏架上发现有浒苔,缘管浒苔,盒管藻三种绿藻,其优势种为盒管藻,其次是浒苔。研究表明,绿潮发生早期在苏北浅滩海域存在绿藻微观繁殖体和附着绿藻,这将为中国绿潮治理提供理论支撑。     

苏北沿岸流对浒苔暴发及漂移过程的影响

根据2009年5月的温度、盐度和溶解氧观测数据,应用"对应分析法"对水团的分布范围和特性进行了分析,并探讨了苏北沿岸流对浒苔(Enteromorpha prolifera)暴发及漂移过程的影响。结果表明,春季苏北沿岸流向东南流动过程中,可以将海水中悬浮的浒苔繁殖体向南输运至长江冲淡水与苏北沿岸流交汇处,此处的浒苔繁殖体在适宜的条件下生长繁殖。在夏季风的作用下,长江口北部的浒苔与苏北沿岸海域的浒苔,随表层海流向北漂移,在地球偏转力作用下,漂移路径不断向右偏转,并最终在山东半岛南部海域聚集堆积。苏北沿岸流在浒苔暴发初期将繁殖体输送到条件适宜的生长区,并对浒苔向北漂移起到了重要作用。长江冲淡水向北扩展范围的增大对于浒苔的生长和繁殖起到了促进作用。查明浒苔扩散路径及输运机制不仅具有重要环境意义,而且对深入了解沿岸和河口区泥沙及污染物的扩散和输运机制具有指示作用。     

盐度对浒苔(Ulva prolifera)微观繁殖体萌发生长及藻体繁殖的影响

黄海绿潮起源于苏北浅滩,每年夏天漂移到青岛沿岸泛滥成灾,对生态环境造成严重破坏。苏北浅滩受沿岸径流输入影响,盐度变化范围大,青岛海域盐度较稳定,稍高于苏北浅滩。盐度对浒苔微观繁殖体萌发、藻体生长及繁殖过程具有重要作用,通过室内连续受控实验,系统研究了固定盐度(5、10、15、20、25、30、33、35)和变化盐度(盐度逐渐降低)对浒苔微观繁殖体固着、萌发、藻体生长和繁殖不同阶段的影响,主要结论如下:固着阶段,盐度5不利于浒苔微观繁殖体的固着,盐度10～35对微观繁殖体固着的影响不显著,相同盐度下,孢子的固着量显著高于配子。萌发阶段,不同盐度(5～35)及不同盐度变化形式对微观繁殖体(孢子和配子)的萌发没有显著影响,孢子的萌发速度快于配子,最终均能完全萌发。生长阶段,低盐(5～15)不利于浒苔幼苗的生长。繁殖阶段,当盐度≤10时,浒苔不进行生殖活动;盐度15～35范围内,浒苔可以产生微观繁殖体,完成一个完整的生活史;在绿潮形成过程中,孢子的生殖策略为K对策,配子的生殖策略为R对策。上述结论表明,在苏北浅滩和青岛海域,盐度不是限制浒苔发生发展及繁殖过程的关键环境因子,明确了盐度在绿潮发生...     

浒苔(Ulva prolifera)漂浮生态型的分枝表型及其可塑性

黄海绿潮由浒苔漂浮生态型主导,普遍认为其具有高度分枝的表型特征,但始终缺乏形态学的量化表征。本研究针对浒苔的分枝表型,通过广泛采集漂浮生态型与定生群体样本,使用最高分枝级数和一级分枝密集度两个形态学指标进行了量化表征,结果表明,定生浒苔普遍仅有一级分枝或无分枝,而漂浮生态型分枝级数最高可达五级,其一级分枝密集度是定生浒苔的5.8倍,说明漂浮生态型的分枝程度显著高于定生浒苔。另外,无论自然条件还是人工培养条件下,发现漂浮生态型分枝表型的可塑性也明显强于定生群体。上述结果提示,高度分枝表型是漂浮生态型重要的漂浮适应性特征;而分枝表型的强可塑性,可能有助于其适应漂浮过程中多变的海洋环境。上述结论可为后续深入研究提供形态学量化指标和重要理论依据。     

2008年黄海绿潮路径的数值模拟

利用FVCOM模式拉格朗日粒子跟踪模块模拟了2008年5月到7月黄海绿潮漂移路径,根据遥感图像选取粒子跟踪的初始位置和初始时刻,模式中加入M2,S2,K1,01四个主要分潮和Quickscat每日风场资料作为驱动,模拟的粒子运动的主要路径和到达青岛近岸的时间与遥感图像对比都比较吻合。该结论进一步验证了前人关于青岛绿潮来...     

绿藻浒苔对浮游植物群落结构影响研究

为了解浒苔(Enteromorpha prolifera)对浮游植物群落的影响,于2011年7月末在青岛第三海水浴场附近海域,现场采集了浒苔鲜组织和含自然浮游植物群落的海水,进行了10d 的浒苔与浮游植物群落室内受控共培养实验。设计4个处理,包括1个对照组和3个实验组,每个处理设置3个平行。对照组未添加浒苔,实验组分别按照0.8(低)、2.4(中)和7.2 g/L(高)的湿质量进行添加。研究结果表明,在整个共培养期间,硅藻的生长受到了浒苔明显的抑制,在3个不同的实验组细胞丰度显著降低(ANOVA, P<0.05),降幅分别达到84.1%、92.1%和95.3%。优势种长菱形藻(Nitzschia longissima)在高实验组的第10天,细胞丰度更是低至对照组的0.38%。甲藻丰度在各组皆表现出先升高后降低的趋势,优势种利玛原甲藻(Prorocentrum lima)在高实验组的第3天,细胞丰度高达对照组的98.7倍。浒苔通过影响浮游植物细胞丰度和优势种演替,改变了浮游植物的群落结构。高密度浒苔的存在会使浮游植物优势种组成趋于单一,物种多样性程度和群落稳定性大为降低。但是,浒苔对单细胞浮游植物的克生作用可以抑制赤潮藻的过度繁殖,有益于赤潮的生物防治和水域环境的生态修复。     

苏北浅滩海底地下水排放及其对海域营养盐通量的贡献

海底地下水排放(SGD)是近海海域的一个重要的营养盐来源。本研究借助多种天然镭同位素对春季苏北浅滩海域的SGD及其携带入海的营养盐通量进行量化评估。研究发现:苏北浅滩海域的~(224)Ra、~(223)Ra和~(226)Ra等镭同位素的浓度水平较高,呈现近岸高、远岸低的分布趋势;根据~(224)Ra/~(226)Ra的"表观年龄模型"估算的水龄的分布情况推断,春季该海域表层水体主体流向为东北向,流速约为0.1m/s,这与前人物理海洋数值模拟结果一致;最终利用226Ra质量平衡模型发现海域的SGD通量为(46±29)cm/d,由其携带入海的溶解态无机氮、磷、硅营养盐(DIN、 DIP、 DSi)等的通量分别为(2.6±3.1)×1~09、(3.0±2.5)×10~6和(5.5±4.2)×10~8mol/d。     

黄海绿潮浒苔漂浮生态型的发现与启示

黄海绿潮已经成为常态化发生的海洋生态灾害。遗传分析结果表明,黄海绿潮藻主体由浒苔(Ulva prolifera)的单一群体构成。基于其特殊的基因型、表型,及其占据的独特生态位与生活方式,将其命名为"漂浮生态型"(floating ecotype)。浒苔漂浮生态型的发现,为黄海绿潮关键生态学过程的量化表征提供了重要抓手。基于SCAR特异分子标记的示踪研究表明,在绿潮早期浒苔入海阶段,苏北浅滩紫菜筏架发挥了重要作用;在海上暴发漂移阶段,漂浮生态型在漂浮藻中具有极高的优势度。上述发现提示,黄海绿潮存在重要的生物学成因,应加强针对漂浮生态型适应性特征及其遗传基础的比较研究。鉴于漂浮生态型在山东半岛南岸已零星定殖,提出应关注由于种源北侵和紫菜栽培产业北移带来的潜在风险。上述科学认识对于深刻理解黄海绿潮的成因与发生机制、建立可行的灾害防控措施、科学预测黄海绿潮的演变趋势具有重要意义。     

低盐在短时间内对绿潮浒苔(Ulva prolifera)氮磷吸收的动态影响

我国黄海出现的绿潮发源于黄海南部苏北辐射沙洲紫菜养殖区,苏北沙洲区濒临的沿岸河网众多,来自沿岸径流的淡水携带大量氮磷等营养盐间歇性入海,导致海水的富营养化并伴随着盐度的周期性波动。本研究通过模拟实验研究低盐度(15和5)对浒苔吸收氮盐(NO_3~–-N和NH_4~+-N)和磷盐(PO_4~(3–)-P)的影响,主要发现:与盐度30相比,在低盐度(15和5)时,浒苔对NO_3~–-N的1h最大吸收速率(V_(max))和亲和力(V_(max)/Ks)分别提高280%和350%左右,半饱和常数(Ks)下降15%左右,并能够维持对NO_3~–-N的高效吸收(24h);盐度15和5时,浒苔对NH_4~+-N的1h最大吸收速率(V_(max))分别提高40%和200%,亲和力(V_(max)/Ks)分别提高20%和180%, Ks分别提高15%和30%,但是盐度降低对NH_4~+-N的长效吸收产生负面影响,甚至在盐度5条件下出现吸收高浓度NH_4~+-N后再释放的现象;与盐度30相似,盐度15条件下浒苔能够快速吸收PO_4~(3–)-P,而盐度5则导致藻细胞内的PO_4~(3–)-P在早期阶段快速流失,并在后期不能有效吸收PO_4~(3–)-P。本实验的结果表明,降低盐度有利于浒苔对氮源的快速吸收,在盐度15下浒苔能够实现对硝酸盐和磷盐的高效吸收。     

黄海海域大规模绿潮成因与应对策略——“鳌山计划”研究进展

在青岛海洋科学与技术国家实验室"鳌山计划"支持下,本项目围绕黄海大规模浒苔绿潮的防控减灾,联合山东和江苏两地多个单位协作攻关,于2016年到2018年展开了多学科交叉研究,通过对绿潮藻浒苔(Ulva prolifera)的附着、入海等行为的加密观测,在大规模浒苔绿潮成因机制和防控策略方面取得了重要进展,确认了苏北浅滩源地,确认本海区大量紫菜(Pyropiayezoensis)栽培筏架提供的大面积合适附着基、典型的富营养化环境特点以及北向风生流是黄海大规模浒苔绿潮形成的重要条件。本项目解决了以下几方面的问题:1.锁定关键时段和海域并开展打捞船与无人机配合打捞;2.发现苏北浅滩存在独特浒苔种源;3.定量化研究了紫菜筏架拆除时人为去除筏架及绠绳上的附生绿藻量,明确这一过程大大促进了浒苔大量集中入海,成为浒苔绿潮形成的重要环节;4.定量化研究了浒苔在向北漂移,生物量和分布不断增加的过程;5.依据对浒苔緑潮的源头及其早期发生、发展几个关键过程的科学认识,提出了设置三道防线进行浒苔绿潮防控的策略以及在苏北浅滩开展浒苔绿潮初始生物量源头控制的具体建议。6.评价了浒苔绿潮对生态环境和养殖业危害的同时,关注了高生物量输入对受灾地可能带来生物北侵的生态风险。7.为保障2018年青岛上合峰会,项目组先期提交了绿潮防控建议,部署和开展的各项研究和现场调查结果为绿潮的预测防控提供了有力支撑。同时本项目还针对浒苔绿潮灾害的年际变化、马尾藻(Sargassumsp.)金潮灾害加剧、南黄海"三潮齐发"的复杂态势等新问题展开了观测与研究,为进一步制订更科学高效的防灾减灾方案,阐明全球变化和人类活动影响下的我国近海藻华灾害的演变奠定了基础。     

不同产地浒苔对幼刺参生长、消化和非特异性免疫的影响

为探究不同产地浒苔型饵料对幼刺参生长、消化和非特异性免疫的影响,本实验将青岛浒苔与宁波浒苔的干粉与海泥分别按一定质量比例混合,开展刺参饲喂实验,并与刺参天然饵料马尾藻进行对比。结果表明,青岛浒苔饵料和马尾藻饵料喂养的刺参的粗蛋白含量分别为14.31%±0.10%和15.43%±1.41%,显著高于宁波浒苔饵料(11.17%±0.63%),粗脂肪和灰分含量无显著差异;青岛浒苔组、宁波浒苔组和马尾藻组的增重率分别为22.65%±5.68%、3.03%±1.17%和20.47%±2.01%,特定生长率分别为(1.44±0.33)、(0.21±0.08)、(1.33±0.12)%/d,青岛浒苔组和马尾藻组刺参的增重率和特定生长率显著高于宁波浒苔组;青岛浒苔组、宁波浒苔组和马尾藻组刺参肠道淀粉酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶和纤维素酶活力无显著差异;马尾藻组刺参体腔液碱性磷酸酶活力为(17.57±4.56)金氏单位/100mL,显著高于青岛浒苔组[(5.56±1.32)金氏单位/100mL]和宁波浒苔组[(2.83±0.75)金氏单位/100mL],超氧化物歧化酶和酸性磷酸酶活力无显著差异。由此可见,绿潮暴发时,通过打捞浒苔用以配制刺参饵料,既有助于缓解绿潮的生态灾害,又能够补充刺参饵料来源,具有广阔的生态效益和市场前景,但是其营养成分影响因素较为复杂,配制饵料时应充分考虑不同品种、采集时间和生长地点的差异,并通过一些前处理手段充分发挥浒苔的饵料价值。     

2017年春、夏季黄海35°N共发的绿潮、金潮和赤潮

于2017年4月至6月,沿南黄海35°N断面出现了罕见的绿潮、金潮和赤潮等有害藻华共发现象。本研究通过现场定时定速拖网等方法,对黄海35°N断面不同站位的大型漂浮藻类进行了定量观测,并对赤潮区浮游植物进行了显微镜观察。结果表明：沿35°N断面的漂浮绿藻和马尾藻生物量具有明显的时空变化特征,4月下旬漂浮绿藻和马尾藻开始零星出现,5月下旬生物量和分布范围明显增加,在6月上旬达到最大,随后在6月下旬降低。漂浮绿藻和马尾藻的分布区域存在差异,120°30''—122°30''E为两者共同分布海域,向西以漂浮绿藻为主,向东则以马尾藻为主。分别于5月下旬和6月下旬在黄海35°N断面发现了1次米氏凯伦藻（Karenia mikimotoi）赤潮和1次赤潮异弯藻（Heterosigma akashiwo）赤潮。基于现场获取的水文数据,本文对南黄海海域的环境条件及其对有害藻华分布的影响进行了讨论。沿35°N断面共发的绿潮、金潮和赤潮现象表明黄海海域正面临严峻的海洋生态问题,通过对该海域赤潮、金潮和绿潮的长期观测,可望揭示这些藻华灾害形成机制和演变规律,为针对性地开展有害藻华预报、预警和防控提供科学依据。