黄海冷水团及邻近海域小型底栖动物多样性及其环境效应

2007年夏季对黄海冷水团及邻近海域共48个站位的小型底栖动物组成、丰度和生物量，以及环境因子进行了科考研究。所调查站位的小型底栖动物平均丰度达2194 ± 1598 inds./10cm2，其中北黄海17个站位平均丰度为3408 ± 1578 inds./10cm2，南黄海31个站位平均丰度为1529 ± 1121 inds./10cm2。调查站位平均生物量为1839 ± 1289 g dwt/10cm2，其中北黄海站位平均生物量为2760 ± 1340g dwt/10cm2，南黄海平均生物量为1335 ± 902g dwt/10cm2。在分选出的共18个小型底栖动物类群中，丰度上均以自由生线虫占绝对优势，达总量的88%，且在南（88.3%）、北黄海（87.7%）基本无差异。在生物量上，同样以自由生线虫贡献最多（42％），多毛类居次（22%），其他生物量较多的还有桡足类（13%）和甲壳类幼体（12%）。在小型底栖动物的垂直分布上，分布于沉积物表层0-2cm的小型底栖动物占79%，次表层2-5cm占17%，最底层5-8cm仅占4%。统计分析表明研究站位小型底栖动物丰度和生物量与沉积物叶绿素a、有机质含量、中值粒径显著或极显著正相关，与水深呈极显著负相关，此外小型底栖动物生物量与沉积物粉砂粘土含量显著负相关。 同年秋季搭载开放航次对黄海5个站位、东海3个站位、南海2个站位的小型底栖动物组成、丰度和生物量，以及环境因子进行了调查研究。对三个海域小型底栖动物的比较研究发现，平均丰度以黄海最高，达2132 ± 946 inds./10cm2，东海次之，为1954 ± 2047 inds./10cm2，而南海仅156 ± 56 inds./10cm2；三海域的平均生物量依次为2193 ± 1148 g dwt/10cm2、1865 ± 1555 g dwt/10cm2和212 ± 22 g dwt/10cm2。在分选出的共14个小型底栖动物类群中，丰度上均以自由生线虫占绝对优势，分别占总量的85%、89%、85%。在生物量上，黄海以自由生线虫贡献最多（33％），多毛类居次（18%）；东海二者比例相近（约37％），而南海则以多毛类占绝对优势（56％），线虫居次（25%）。在小型底栖动物的垂直分布上，三个海区差异较大：分布于沉积物表层0-2cm的小型底栖动物在黄海高达90%，东海仅46%，在南海为63%。统计分析表明，本研究站位小型底栖动物丰度与沉积物中的叶绿素a及脱镁叶绿素a含量和底温呈显著正相关，与水深呈显著负相关。该结果与本航次之后在广东湛江和海南以东的南海海域开展的908调查结果形成了鲜明对照，后者的小型底栖动物及线虫丰度与沉积物中有机质含量呈显著正相关，与水深呈显著负相关，表明近海受人类干扰影响较大。 本文利用微宇宙实验方法，来确定不同浓度梯度的Cu、Pb以及Cu/ Pb混合重金属污染物对青岛湾小型底栖动物（主要是线虫）的影响。加入污染物后，分别在1、3、7、14、21天进行取样分析。结果显示，Cu和Cu/Pb混合高浓度实验单元组的线虫丰度除在第21天有较明显减少外，在整个实验周期内基本没有变化，分析可能系高浓度Cu的固定作用从而使小型底栖动物无法腐烂降解造成的。同一时间尺度上，各重金属污染物实验单元的线虫丰度均高于（或接近于）空白对照组，较高浓度的重金属污染物实验单元的线虫丰度高于（或接近于）较低浓度重金属污染物实验单元，Cu/Pb混合低浓度实验单元的线虫丰度高于同一时间尺度Cu低浓度和Pb低浓度实验单元。推测是由于采样点的线虫群落中存在对Cu和Pb的耐受种或者“机会种”造成的。

黄东海海洋浮游细菌的生态学研究

利用表面荧光显微镜计数法调查我国黄、东海浮游细菌(包括异养细菌和蓝细菌)生态分布状况，对其在春秋两个季节不同水文状况下与浮游植物叶绿素、无机盐等之间的关系进行了研究。同时，利用流式细胞仪分选功能分离纯化了6株海洋聚球蓝细菌，并对其遗传多样性及捕光色素组成成分进行了分析。 春秋两季黄东海异养细菌丰度大致相当，异养细菌丰度在105－106 Cell ml-1左右。春季异养细菌丰度总体表现为随离岸越远先逐渐降低后略微增高的趋势，秋季异养细菌丰度有离岸越远逐渐增高的趋势。 春季黄东海异养细菌转化率和水体异养细菌生产力与温度呈正相关；异养细菌生物量与海水温度呈负相关。秋季的水文状况较春季较复杂，不同区域的水团对异养细菌有显著影响。 春、秋季，聚球蓝细菌生物量占浮游植物总生物量的百分比分别在4-98%（平均值42%）和在4-93%（平均值30%）之间。 胶州湾浮游细菌的年季变化研究表明，海洋浮游细菌在一年的变化有明显规律。浮游细菌丰度随温度变化呈正相关。 系统进化分析表明，在黄海海域分离到的3株聚球蓝细菌都属Marine Cluster I，它们都含有捕光色素藻红蛋白PE。在东海分离到的3株聚球蓝细菌中，ECS01和ECS02含有捕光色素藻蓝蛋白PC， ECS01和ECS02与Synechococcus sp6301近缘关系很近。ECS03含PE，并且与在日本海分离到的MBIC10089独立成枝。

北黄海表层沉积物粒度分布特征及其对沉积环境的指示

本文基于北黄海1140个表层沉积物样品的粒度分析结果，来探讨沉积物粒度组成、分布特征与物源和水动力环境的关系。结果表明，研究区底质类型主要有泥、粉砂、砂质粉砂、粉砂质砂、砂五种类型，少数站位含有砾石。砾石则主要分布在长山列岛附近海域、大连湾口及其东南近海；砂主要分布在123.3°E以东的海域和长山列岛附近海域；粉砂主要分布在研究区的西南部和大连湾外海；粘土的含量较低，含量大于30%的区域仅分布在研究区的西南部，大于16%的区域有向北和东北延伸的趋势，在大连湾至广鹿岛近海沉积物粘土含量也大于16%。 根据对沉积物粒度各粒级的因子分析结果,结合沉积物的Folk分类和Pejrup分类,将北黄海划分成五个主要沉积环境分区，分别受山东半岛沿岸流、黄海暖流、强潮流场、长山列岛和辽东沿岸流控制。北黄海中西部沉积物主要受山东半岛沿岸流影响，经过本区的黄海暖流限制了山东半岛沿岸流携带的细粒物质向东和向北的扩散和运移，研究区东部沉积作用的主控因素是潮流，长山列岛中部海域受附近岛屿剥蚀物影响，大连湾外海受辽东半岛沿岸流控制。研究区西南部细粒沉积物的粒度分布具有不均匀性和南北不对称性，其形成主要受控于山东半岛沿岸流和黄海暖流及其相互作用，潮流可能也起一定作用。

黄渤海温跃层演化分析及三维数值模拟

本文建立了一个三维数值预报模式，通过数值模拟研究黄渤海温跃层形成演化的机制，同时通过对比数值实验研究海区各主要影响因子对黄渤海热结构的作用。模式采用Leendertse(1973-1979)三维数值模式，在黄渤海海域考虑风、潮、波浪的涡动混合作用，同时考虑热平流以及热面热通量等的综合作用，选用了一个合理的垂直湍流扩散系数计算方案，对海区温度结构进行数值模拟。对比数值实验结果显示出，潮流的涡动混合作用在浅海以及底层作用较大，风浪的涡动混合主要在于上混合层，海面热通量和海水透明度直接影响到温跃层的强度、深度及厚度，海流的热平流及海底地形的影响也是不可忽视的。

黄海太平洋磷虾种群生态学研究

太平洋磷虾（Euphausia pacifica Hansen）作为目前已开发利用的6种主要磷虾资源之一，广泛分布于北太平洋北部及其临近近岸海域。在黄海，太平洋磷虾是黄海海洋生态系统中大型浮游动物的优势种和重要功能群的组成种类，它还是黄海生态系统中鱼类等上层营养级生物的重要饵料。太平洋磷虾的种群组成以及数量变化会直接影响到黄海经济鱼类的资源动态，从而影响到整个黄海海洋生态系统的变化。 本论文依托国家重点基础研究发展计划项目（973-II）——“我国近海生态系统食物产出的关键过程及其可持续机理”和国家自然科学基金40306021号——“黄、东海太平洋磷虾种群补充机制研究”，在2006年4月到2007年8月的八个黄海调查航次中，通过网采固定样品和现场培养实验相结合的方法，对黄海海域太平洋磷虾的种群生态分布和补充、繁殖和发育策略、以及成体的摄食、代谢进行了较为全面、细致的研究。 种群生态分布：本文根据2006年4月（春季）和10月（秋季）两次黄海大面调查和2006年9月－2007年8月六次黄海断面调查所获得的样品，研究了太平洋磷虾在南黄海的种群生态分布和补充机制，并探讨了其生态分布与环境因子的关系。 春季，南黄海太平洋磷虾种群主要分布在33 °N－36 °N、50 m-75 m等深线之间的海域，种群总丰度（不包括卵）为152.90 ind. m-3，卵丰度非常高，成体丰度较低，仅占种群总数量的8.72%。调查海域的平均成体丰度为0.35 ind. m-3。种群组成以幼体为主，占到种群的90.85%。春季是太平洋磷虾种群补充的高峰期。秋季，种群主要分布在黄海冷水团海域，种群总丰度（不包括卵）为335.38 ind. m-3，成体丰度显著高于春季，调查海区成体的平均丰度为7.73 ind. m-3。成体和未成体以99.5%的总比例在种群中占绝对数量优势，卵和幼体都非常少。秋季太平洋磷虾种群处于稳定期。春季成体的体长显著大于秋季，春季成体全长以13-18 mm为主，而秋季成体的全长主要是9-13 mm。 春季，太平洋磷虾成体具有昼夜垂直迁移行为，白天主要停留在底层水域，夜间少部分成体会上升到中上层水域，但是大部分成体仍然停留在深层。幼体从C3期开始就具有一定昼夜垂直迁移行为，F2—F5期幼体的昼夜垂直迁移行为已经非常明显。由于从表层到底层叶绿素a浓度逐渐降低，因此，太平洋磷虾的昼夜垂直迁移行为可能与摄食有关。 太平洋磷虾成体的分布是与海水温度紧密相关，南黄海太平洋磷虾成体比较适宜生活的水温是8-16 °C。春、冬季水温较低，成体分布范围较广。夏、秋季表层水温急剧升高到20 °C以上，太平洋磷虾成体主要分布在黄海冷水团海域，丰度也达到一年中的最高值。另外，秋季在近长江口的北部海域有大量成体分布。 繁殖和发育：自2006年9月到2007年8月的一年内，在黄海进行了七个航次的太平洋磷虾现场培养产卵实验，结果表明：在南黄海，太平洋磷虾在3月—6月份都具有产卵行为，4月份达到产卵高峰期。单个雌体的最大产卵量为617 egg female-1，出现在4月份。8月、9月和12月在南黄海均未发现太平洋磷虾的产卵行为。太平洋磷虾具有二次产卵行为，并且第一次产卵量要高于第二次。太平洋磷虾的产卵行为与其干湿重紧密相关。成体干重低于5.0 mg，湿重低于26.0 mg，均不具有产卵能力。在产卵高峰期，太平洋磷虾的干湿重达到一年中的最高值。 在南黄海，太平洋磷虾的幼体发育主要遵循下面的发育途径：卵 → 无节幼体 → 后期无节幼体 → 原溞状幼体 → 溞状幼体F1（0' 7, 1' 7） → 溞状幼体F2（1' 4'' 7, 3' 1'' 7） → 溞状幼体F3（5'' 7） → 溞状幼体F4（5'' 5） → 溞状幼体F5（5'' 3） → 溞状幼体F6（5'' 1）。太平洋磷虾在15 °C下的幼体发育速度明显快于4 °C。15 °C下幼体发育到C1期只需5.6 d，而4 °C下则需要16.1 d。 摄食和代谢：2006年9、10、12月和2007年3、8月，在南黄海的五个断面调查航次中，在S1-4站进行了太平洋磷虾成体摄食实验，结果表明：太平洋磷虾在8月和9月份对水体中浮游植物的摄食率比较低，主要摄食水体中的微型浮游动物，从而由于营养级级联作用，致使水体中叶绿素a浓度升高。12月和3月，太平洋磷虾对水体中浮游植物有着很强的摄食活动，使得水体的叶绿素a浓度大量降低，当然太平洋磷虾也可能会同时摄食水体中微型浮游动物。 2006年9、12月和2007年3月，在南黄海的三个断面调查航次中，在S1-4站进行了太平洋磷虾现场耗氧率和排氨率实验，结果表明：太平洋磷虾在3月份的耗氧率是172.92 μg ind.-1 d-1，是9月份和12月份的6倍还要多。太平洋磷虾在9月和12月的耗碳率和体碳日损耗量相近，且都较低。3月份太平洋磷虾的代谢非常旺盛，体碳日损耗量达到2.70 % d-1，每日的耗碳率为62.9 µg C ind-1 d-1。9月和12月份太平洋磷虾代谢的氧氮比都较低，分别是11.3和7.0，太平洋磷虾成体的主要代谢基质是蛋白质。3月份的氧氮比为35.1，太平洋磷虾成体代谢主要以脂肪及碳水化合物为主。

南黄海重金属的演变特征及控制因素

本文以南黄海1997～2006年10年表层海水和沉积物中重金属为主要研究对象，同时结合对生态环境信息的综合分析，系统探讨了海水和沉积物中重金属的生物地球化学特征、影响控制因素、演变趋势，并对海域生态风险进行了评估，获得了以下一系列新的结果和认识： 1．系统获得了南黄海海水和沉积物中重金属的地球化学分布模式，揭示了影响和控制其生物地球化学特征的因素 南黄海表层海水中重金属As、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn的平均浓度分别为2.33、0.078、1.41、0.0036、0.37、6.21 μg/L，低于其它中国近海海水，而高于水交换较好的深海；表层海水重金属的分布模式（除Pb外）表现为在离岸较远的南黄海中部地区其含量较低，而近岸海区则普遍含量较高，区域分布呈现“高Cd-Cu-Hg-Zn区”，“高Pb-Cu-Zn区”以及“高Pb区”三个地球化学分区。 南黄海表层沉积物中重金属比邻近海域沉积物中的浓度低，南黄海重金属主要受沉积物粒度控制，即在细粒度高的南黄海中部区域重金属（除As外）的含量较高，粗粒度的近岸区则较低，区域分布呈现“高Cd-Cu-Pb-Zn区”，“高Hg低As-Cu-Zn区”以及“高As低Cd-Hg-Zn区”三个地球化学分区。 人类活动已经显著影响了南黄海海水中重金属的含量水平，重金属分布是径流、大气沉降、pH、盐度和重金属自身性质等各种影响因子耦合的结果。沉积物重金属的富集因子Pb>As>Hg>Cd>Zn>Cr>Cu，其中Pb和As主要来自人为污染排放，污染状况相对较重，Cr和Cu几乎没有受到人为污染的影响。沉积物的粒度是控制表层沉积物重金属分布的最主要因素，次要的因素包括沉积物有机质的含量、沉积速率以及重金属存在形态等。 2．首次获得了南黄海海水和沉积物中重金属的演变趋势 近10年来南黄海表层海水中，Zn呈上升趋势，As、Cd、Cu、Pb基本稳定变化不大，而Hg则呈略下降趋势。Zn的线性上升趋势明显，在近岸水域和中央水域中其浓度和公元年的统计关系分别为y=0.9524x+0.0034（R=0.97）和y=0.8622x+0.0299（R=0.95）（其中y为Zn的浓度，x为年度，取1997～2004）。近10年沉积物中重金属年际变化较小，浓度变化在多年均值的±（10%～30%）之间变动。As、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn的均值变化范围分别为7.17±1.70、0.108±0.024、17.61±1.65、0.024±0.008、18.44±4.26、70.53±5.73 mg/kg，除了Hg随公元年呈较好的线性增加（y=0.0033x-6.50，R=0.75）外，其它重金属未显现出有明显的演变趋势。 近百年来，南黄海重金属的变化可分为3个阶段，20世纪60年代以前，20世纪60年代至90年代，及20世纪90年代至今。第一个阶段的60年可以看作是南黄海未明显受人类活动影响的一个时期，该段时期内明显的特征是重金属含量的变化受径流输入不均等多种因素影响，变化规律性不强；第二阶段是南黄海近岸工农业迅猛发展的阶段，由近岸传输到这一海域的重金属量增加，南黄海沉积物重金属浓度增加，沉积物质量有下降的趋势，这一阶段是人类活动影响南黄海最为明显的一个阶段；第三个阶段是20世纪90年代至今，南黄海沉积物重金属浓度呈降低趋势，与中韩两国减排及治污措施有关。近几年，南黄海沉积物的环境质量较20世纪末期有了较明显的改善。 3. 初步阐明了南黄海重金属的环境污染危害和潜在生态风险 采用潜在生态危害指数法和地积累指数等方法对南黄海沉积环境进行分析，结果表明，中等重金属污染程度海区占研究海区面积的38.7%，中等生态风险的区域则占了研究海区面积77.8%，但均未发现沉积物中的重金属与生物量的分布有明显的关系，总体表明，南黄海沉积物中的重金的污染状况及生态风险较低，南黄海沉积物质量良好。

现代黄河三角洲地区地面沉降特征研究

针对目前现代黄河三角洲地区普遍存在的地面沉降问题，本文以整个现代黄河三角洲平原地区为研究对象，通过收集的重复性水准测量数据、遥感影像、渤海海底及三角洲平原沉积物物理力学数据、长期验潮站数据以及前人文献数据等资料，综合运用雷达差分干涉测量技术（D-InSAR）、工程地质学、GIS和随机动态分析方法，探讨了现代黄河三角洲地区近期地面沉降的现状，并对其自然因素影响下的形成与发展过程进行了综合分析，最后探讨了地面沉降对三角洲发育演化的环境地质效应。 研究结果表明：现代黄河三角洲在以宁海为顶点的河口扇形区域，近期均经历了不同程度的地表下沉过程，但是随区域地理位置和时间的不同，地表变化空间差异性比较明显；三角洲顶点附近区域的下沉速率自上世纪末开始逐渐减小，后期甚至出现轻微的抬升；滨海沿岸附近地区的地表形变特征相对比较复杂，各期叶瓣相互叠置及其各类沉积物的不均匀分配，使由沉积物自然固结压实引起的地表形变具有显著的空间差异；目前，除清水沟流路叶瓣表现为快速沉降以外，其它滨海沿岸区基本上都表现为微弱的下沉。自然状态下三角洲平原的地面沉降分布主要受中―高压缩性软土层和黏性土层固结沉降的控制，分别占沉积物总固结沉降量的40～95%和3～12%（或30～50%）。三角洲平原区沉积层的自重固结沉降已进入后期缓慢沉降阶段，软弱土层的性质及厚度是控制本区不均匀沉降的主导因素。黄河新近沉积物的自重应力对海底浅层沉积物和前三角洲沉积层的固结压缩影响较大，特别是海底淤泥和淤泥质土层在受压初期会发生快速固结压缩，足以引起明显的地表下沉。近几十年来，因区域构造运动和均衡运动引起的地表绝对下沉速率约为3.42 mm/a。该区地面沉降的时空差异性及其在相对海平面上升中的叠加作用，不仅关系到三角洲的垂向发育过程，且对黄河尾闾的摆动、下游河道的淤积、海岸侵蚀和潮滩冲刷等方面都有着重要的影响。

渤黄海沉积物中的多环芳烃和多氯联苯及其与生态环境的耦合解析

海洋沉积环境中多氯联苯（PCBs）和多环芳烃（PAHs）的研究对于揭示其污染历史、来源途径、迁移转化以及评价其对环境的潜在生态风险都有重要的科学意义和应用价值，本研究选择我国典型近海中比较开阔的南黄海和受人为影响严重的渤海湾沉积物中的PAHs和PCBs作为主要研究对象，结合对生态环境对应关系的剖析，系统研究了沉积物中PAHs和PCBs的地球化学分布特征、影响控制因素、演变趋势、潜在生态风险等，获得了以下系统的认识： 1.南黄海表层沉积物中多环芳烃和多氯联苯的分布与沉积类型及模式相一致，受控于“沉积类型-动力过程-来源途径”。PCBs含量（范围：518～5848 pg/g，平均值：1715 pg/g）低于受人为影响严重的长江口、珠江口和渤海，分布具有中部海区＞东部海区＞西部海区的特征；PCBs随着沉积物粒径的减小和粘土含量的增加而增加，且与总有机碳（r=0.61，p＜0.01）含量呈显著线性正相关，表明PCBs在沉积物中的分布受控于被水动力过程原动力控制的沉积类型与沉积模式。 2. 1914～2004年间，南黄海沉积物中PAHs和PCBs的变化比较显著，在时间序列上经历了三个明显的不同阶段。近90年来，PAHs和PCBs在柱状样中垂直分布随深度的增加而降低，即近年南黄海沉积物中PAHs和PCBs的残留水平比上世纪初明显增加。其中1914～1932年间，PAHs和PCBs保持在较低的水平；1932～1962年间，PAHs和PCBs的含量发生急剧的变化，在1932～1944和1956～1962年两个时间段，PAHs和PCBs的含量达到峰值；自1962年至今，PAHs和PCBs呈稍有增加趋势。PAHs的组成和特征组分比值分析显示，1920～1944年间PAHs主要来自石油产品泄漏，1944～1980年间，主要来自草/木材/煤燃烧，1980年至2004年则显示出石油和燃烧产物混合来源的特征。 3.渤海湾沉积物中的PAHs、PCBs、DDTs和HCHs的分布模式不同，反映了这四种污染物的地球化学行为存在着明显的差异性。PAHs、PCBs、DDTs和HCHs的含量范围为149.0～393.4 ng/g，360.8～1728.3 pg/g，462.2～2007.3 pg/g和4.31～33.8 ng/g。马颊河口、海河口和黄河口附近的海区的沉积物中PAHs和PCBs的含量显著高于渤海湾内其它站位，DDTs在湾外沉积物中的含量大于湾内，在海河口附近站位测得HCHs含量的最高值，在其它站位其浓度变化不大。PAHs特征成分的比值显示渤海湾沉积物中PAHs主要来源于草/木材/煤燃烧的产物经过大气的输运过程进入水体；DDTs和HCHs的组成显示，在DDTs和HCHs被禁用后仍有新的输入源。 4.南黄海沉积物POPs总体水平不高，其环境污染危害和潜在生态风险不大，从沉积物POPs的角度来说南黄海的环境质量较好。潜在生态危害指数评价表明，渤海湾沉积物中芴可能会产生潜在的生态风险，DDTs和HCHs的含量低于一类沉积物质量标准值，总体而言，其沉积物质量良好，潜在生态风险较低。 论文的创新性点在于：1）首次研究了近百年南黄海沉积物中多环芳烃和多氯联苯的演变趋势，判断了其来源并对近百年二者的潜在生态风险进行评价。2）系统剖析了南黄海及渤海湾的生态环境与PAHs和PCBs的耦合关系，对阐明POPs的毒理效应有重要的科学意义。3）系统解析了渤海湾沉积物中PAHs，DDTs和HCHs的污染现状，来源和迁移途径，可为科学开发和利用渤海海域提供重要的理论依据。

黄东海胶质浮游动物水母类研究

近年来，胶质类浮游动物尤其是水母类在近岸高生产力的海洋生态系统中的作用越来越受到全球科学家们的关注。这种关注很大程度上是由于近年来很多海域或海湾出现水母类大量繁殖的现象而引起的，这种现象与过度捕捞、气候变化、富营养化以及生物入侵等因素有着内在的联系，给人们带来经济，社会和生态等各方面的损失。这种损失包括：当水母大量出现时，由于它们与鱼类存在食物和捕食竞争，使渔业资源和渔业生产锐减；由于它们会堵塞和撕破渔业生产网，干扰了人们的渔业生产活动；另外水母增多增加了海滨游泳爱好者被蛰伤甚至死亡事件发生的频率，对旅游者们的娱乐行为造成不便。到目前为止全球范围内报道了许多水母大量繁殖并对经济社会或海洋生态系统造成负面影响的事件。在北海水母数量爆发的频率与气候相关的事实表明了该海域将要面临一个更多的胶质类浮游动物的未来。所有这些都表明海洋中水母的生态学问题仍旧是全球的一个研究热点。到目前为止，在世界上许多海湾和海区有关水母生态学问题的研究上，均已取得方方面面有意义的进展。但在我国，由于对水母功能群的研究缺乏足够的重视，对于大型水母来讲它们被认为是渔业生产的副产品或者‘垃圾’，在渔业拖网捕获后把它们直接扔入海中并不去研究；对于小型水母来讲，因为它们为非饵料生物，并且有易碎，粘糊糊等难操作的特点，对浮游生物网同步采集到的水母的研究力度远不如对其他浮游动物类群的研究力度，因此我国对水母功能群生态学的研究基础相当薄弱。 本论文基于以上背景对黄东海大型和小型水母类的生物地理分布格局进行了研究，对其生物量或丰度等生态学指标进行了定量研究。（1）利用浮游生物网样品对黄海小型水母类的种类组成及其丰度的时空变化进行了研究，表明黄海测区内小型水母整体丰度很低，且主要分布在50 m等深线以浅海域，各水母类群以及优势种类的季节更替非常明显。比较不同海区的小型水母的丰度水平及其占浮游动物丰度的比例，发现黄海的小型水母丰度水平最低，为0.8（0.04–1.3）ind. m-3，只占浮游动物丰度的 < 0.5 %，表明小型水母在黄海海域并非占优势的功能群。（2）在中国黄东海采集的沙海蜇和在日本采集的越前水母的COI基因序列差异（0.2%）处于种内水平，从分子水平上证明两者为同一个种类，基于形态学和分子生物学的证据，我国大型水母沙海蜇的分类地位可初步订正为：Nemopilema nomurai Kishinouye, 1922（Scyphozoa：Rhizostomeae：Rhizostomatidae）。（3）利用渔业底层拖网的方法对黄东海大型水母的种类组成，总生物量及各优势种类生物量的时空分布进行了半定量研究。结果共鉴定到11个种（类），其中沙海蜇（Nemopilema nomurai），洋须水母（Ulmaridae genus sp.）以及多管水母（Aequorea spp.）为黄海的优势种（类），沙海蜇（只在东海北部）和霞水母（Cyanea spp.）为东海的优势种（类）；这四个种（类）的湿重随着伞径的增大成冪增长的方式。大型水母平均总生物量的季节变化模式为：3月份水母总生物量最低，为4.6 ± 9.4 kg km–2，春夏季随着海水表层温度的升高，大型水母的生物量逐渐增加，9月初水母的总生物量达到最高值，为22891 ± 25888 kg km–2，随后随着海水的温度下降，生物量也逐渐下降。洋须水母的生物量在10月份达到最高值（2780 ind. km–2，1807 kg km–2），主要在黄海中部出现。多管水母在5月份丰度最高，为8262 kg km–2，且主要分布在30N以北海域。 聚焦大量爆发的水母种（类）沙海蜇和霞水母，基于实测的拖网资料，提供了该种可见的浮游阶段1周年的地理发生和生物量数据；结果表明，这两个种（类）表现了不同的季节出现和生物量格局：首先是黄海出现的沙海蜇（5–12月在黄海出现），5月份少量幼水母体在黄东海的交界处出现，6月它们的分布范围在南黄海扩大，到8月末及9月初沙海蜇几乎遍布黄海，其生物量和丰度以压倒其他大型水母类的优势形成“bloom”（生物量占所有大型水母的96.7%，丰度占93%，在南黄海平均生物量20446 kg km-2，平均占渔获物生物量的86.1 %），10月份至12月，沙海蜇的生物量逐渐减少甚至为零，其分布区域也向北回缩。其次为东海出现的霞水母（5月–10月）：霞水母在5月初达到生物量的高值（平均生物量为380 kg km-2），其伞径随纬度的升高而变小，8月至10月其生物量骤然下降。这两个种类的生物量高值分布在温度或潮汐锋区。结合水文条件及沙海蜇和霞水母关键的生活史策略推测了黄东海该种浮游阶段的生活史模型。 最后，通过对黄海8、9月份沙海蜇生物量的最高峰或暴发时期的呼吸率，摄食率进行估算，获得其每天对浮游动物现存量及生产力的潜在摄食压力，结果表明2006年9月在对沙海蜇最大捕获率的情况下，沙海蜇的摄食率为8.37（0.12–37.83）mg C m-2d-1，假设都以浮游动物为食，这时每天对浮游动物现存量及生产力的摄食压力分别为11.2%（0.17–50.6%），134.1%（1.98–605.7%）。因此在沙海蜇暴发期间对浮游动物的潜在的消耗非常大，甚至为毁灭性的。

南黄海浮游植物的固碳强度与污染物胁迫下海水碳源/汇格局的变化

本论文在解析了南黄海生态环境的基础上，首次研究揭示了浮游植物固碳强度的年际变化及生态反馈机制，获得了东中国近海浮游植物固碳强度及对海域源/汇格局的影响程度；同时，用室内模拟实验探讨了重金属和有机污染物胁迫下海水无机碳体系和源汇格局的变化过程，获得了一些新的认识。主要结论如下： 1. 南黄海浮游植物固碳强度具有明显的时空变化特征，与海域光照、流系和水团变化、海水磷的浓度等因素密切相关，并在一定程度上决定海区碳源/汇的性质。2005年秋季浮游植物日固碳量达9.5万吨，1983-2005年间，南黄海浮游植物固碳强度有降低的趋势，与海水关键营养盐－磷的限制有关。东中国近海浮游植物年总固碳量约为2.2亿吨，约占全球近海浮游植物的年固碳量的2.0%。 在综合分析秋季南黄海水文、化学、生物背景的基础上，系统阐明了海域浮游植物固碳体系的生物地球化学机制。结果表明，2005年秋季南黄海浮游植物固碳强度，即初级生产力变化在 97−701 mgC m-2 d-1之间，平均为307 mg C m-2 d-1；与其关系比较密切的环境因子为海水透明度、盐度、pH、氨氮 (NH4-N)、磷酸盐 (PO4-P) 以及Chl a。在这些因素中，PO4-P对初级生产力的影响最大，显然11月份南黄海的磷是浮游植物生长的限制因子，次之的影响因素是Chl a和NH4-N。 对南黄海源汇格局的研究发现，如果除去涌升流较为活跃的站位（A9、B7、B8、B9、C8、C9、 D9和A1），2005年秋季表层海水pCO2与浮游植物固碳强度明显负相关（r=-0.8，n=23, p<0.001）。在南黄海东部浮游植物固碳强度较高，pCO2值较低；而在西部海区浮游植物固碳强度较低的区域，其pCO2值较高。碳源/汇转折点浮游植物固碳强度为230 mgC m-2 d-1，即小于此值，海区为大气二氧化碳的源，反之为汇，并且CO2汇区浮游植物固碳强度平均值约是CO2源区的2倍多；浮游植物固碳作用，在某一时间和空间尺度内，基本决定了海区的源汇格局。估算结果显示，东中国近海浮游植物固碳量约为222×106t a-1，约为东中国近海通过海－气界面总表观碳汇强度每年1369万吨的16.2倍，仅就浮游植物的年固碳量而言，东中国近海约占全球近海浮游植物的年固碳量的2.0%。 研究揭示了近年来南黄海浮游植物固碳强度具有区域与年际变化明显这一显著特点。一般，近岸区（由黄海沿岸水和表层水控制）内，光照是浮游植物固碳的主要限制因子；从2001年后的大多数年份中，中央区（黄海冷水团控制）的浮游植物固碳强度均与磷酸盐浓度显著正相关，但与氮浓度的相关性不大，说明南黄海生态系统普遍存在着磷限制而非氮限制；混合区终年受黄、东海混合水控制，受到光照条件和营养盐浓度同时影响。根据本次观测所获数据，结合以前研究者的调查资料，我们发现从1983年到2005年，南黄海浮游植物优势种由Bacillariophyta变为Pyrrophyta，浮游植物细胞丰度和Chl a明显下降，浮游植物固碳强度几乎下降了二分之一 （由569.50 mgC m-2 d-1下降至306.83 mgC m-2 d-1），说明南黄海在世界边缘海固碳过程中的作用在降低。经过相关水质参数及生态环境变化的分析，以上现象是对关键营养盐磷的限制以及光限制响应的缘故。此外，研究还发现，由于南黄海初级生产者产量下降所引起的一些生态反馈信息，如浮游动物固碳量的下降和鱼类产量的锐减。 2. 室内模拟实验显示，重金属（铅、铜、镉和锌）及有机污染物（乙醇、丙酮、尿素和多灭磷）对水体生物固碳体系有重要影响，较低浓度时可提高水体的固碳能力，相应水体中的DIC、HCO3-和 Pco2 与对照组相比都明显下降 (P<0.01)；当污染物达到一定浓度后，水体生物的固碳能力明显下降，其有机碳可降解转化为无机碳。当污染物小于转折浓度水体为大气二氧化碳的汇，反之为源。 水体固碳体系对于不同种类、不同浓度的污染物质所表现的受胁迫情况不同，低浓度各污染物（包括重金属和有机污染物）添加组中（对于重金属为0.1和1µmol•L-1，醇和酮分别为<0.5 mol L-1和<0.75 mol L-1），藻干重及固碳量均要大于初始值，说明适量的外源污染可能会促进藻类生长，提高水体的固碳能力，相应水体中的DIC、HCO3- 和PCO2与对照组相比都明显下降 (P<0.01)。当污染物达到一定浓度后，由于其毒害作用，使得水体内生物的固碳能力下降，甚至分解并转化为无机碳，从会引起DIC、HCO3- 和PCO2含量的升高，其含量上升幅度会因固碳体系对不同种类污染物耐受程度的差异而不同。对于尿素和多灭磷，二者浓度分别达到80和20mgL-1时，水体中二氧化碳各参数仍呈现下降趋势，说明在该浓度范围内，大型藻类（如石莼）仍可利用添加物中的氮和磷，将其做为氮源或磷源，促进水体总固碳量的增加。 污染物胁迫对水体碳源汇能力及格局可起到一定的调控作用，与污染物的浓度密切相关，污染物存在着一转折浓度，分别为5µmol L-1（铜）、20µmol L-1（镉） 0.75mol L-1（酮），当污染物添加小于转折浓度并排除其他影响因素时，水体表现为大气CO2的汇，并且适量的增加污染物浓度会使海洋碳汇能力有所增强；而当污染物超出转折浓度时，水体成为CO2的源，其CO2的释放量是随着污染物浓度的增加而增大。对与研究中其他种类的污染物，在实验室设计范围内，水体始终表现为大气CO2的汇。

黄、东海海洋异养细菌的生态学研究

该文利用表面荧光显微镜观测计数法和[甲基-<'-3>H]胸腺嘧啶示踪法对春秋两季节中国黄、东海异养细菌生态分布及其生产力状况,以及异养细菌及其生产力与浮游植物叶绿素、无机氮盐之间的关系进行了研究.主要内容如下：春秋两季节黄东海海洋异养细菌丰度大致相当,异养细菌平均值在5～7×10<'8>Cell/l范围之间.春季异养细菌丰度总体表现为随离岸越远先逐渐降低后略微增高的趋势,秋季异养细菌丰度有离岸越远逐渐增高的趋势.秋季黄、东海海洋异养细菌生产力明显高于春季,并且秋季异养细菌的生长率也高于春季.秋季异养细菌生产力与初级生产的比值明显高于春季,且东海高于黄海.春季异养细菌生物量与浮游植物叶绿素及无机氮盐之间无明显相关性.秋季异养细菌生物量与浮游植物叶绿素相关性在东海有较显著相关性,在黄海该相关性比东海低;异养细菌生物量与NO<,3>ˉ和DIN表现出明显相关性,该相关性在黄海明显高于东海.异养细菌在一年的变化有明显规律,冬季最低,秋季和春季相当.在一天当中,异养细菌数量变化有一定规律性,且其变化与浮游植物细胞数量变化有一定关系.

关键物理过程对黄、渤海浮游生物影响的现象分析与模式研究

论文采用国际GLOBEC现有的研究思路:现场观测-过程分析-模型研究.生物资料分析根据黄海春、秋季两个航次的海上调查,分析了跨海洋锋区的中华哲水蚤和叶绿素a的垂直分布.模型研究中首先对渤海环流的物理机制进行了研究.得出潮余流、密度余流是渤海春末夏初环流的重要组成部分,风场是导致整个渤海春季环流改变的重要因素,发现风场随时间的交替变化也是影响渤海环流数值模拟结果的关键因素.

黄海近岸海洋趋磁细菌的多样性研究

海洋趋磁细菌在黄海、东海的近岸海域沉积物中分布广泛，形态上以球菌为主，部分地区有杆菌、螺旋菌。在青岛汇泉湾发现大量的海洋趋磁细菌，趋磁球菌占优势，最大丰度可达105 cells/cm3。 透射电镜观察潮间带趋磁细菌以球菌或卵球菌占绝对优势；潮下带菌体形态多样，有球形或卵球形、长短杆状、弧状和螺旋状，其中球形或卵球形趋磁细菌占优势。电镜观察还发现磁小体的排列方式多样化，大多数呈链状排列，有单链、双链及多链，还有的呈环状或者成簇排列。磁小体的形态也多种多样，有正方体、棱柱体、立方八面体、子弹头状、片状和齿状。 PCR-RFLP分析RT收集潮间带得到的三个菌株同属于α-变形菌亚纲中的未培养的趋磁球菌，三者之间相似性都在98%以上，可能都属于同一个属。潮下带RT收集，测序分析得到10个菌株。发现9个属于α-变形菌亚纲，1个属于γ-变形菌亚纲，共有8个不同的属，优势种是MRT-81和MRT-82。目前尚未获得这些细菌的纯培养。 结合电镜观察的结果发现，潮间带形态单一，属于同一个属；潮下带形态多样，属于8个不同的属。电镜结果跟RFLP的结果一致。结合区域特点我们分析潮间带水深大约0.5-1 m，在大潮最低潮时可能暴露于空气中，且受潮汐的影响，物化环境变化较大。潮下带水深常年>2 m，物化环境比较稳定。这可能是造成两个区域多样性差别的主要原因。 我们得到的所有的序列与未培养和已纯培养的海洋趋磁球菌的16S rDNA相似性都不高于94%，两优势菌群与纯培养的MC-1相似性都不高于88%，可能为新发现的海洋趋磁细菌资源。

南黄海重磁资料处理与断裂系统研究

南黄海位于中国大陆和朝鲜半岛之间，北与北黄海相通，南与东海相连，是奠基于下扬子地台前震旦纪变质岩基底之上一个多旋回盆地的叠覆。 目前研究表明，南黄海兼跨中朝、扬子和华南3大构造单元，区域构造复杂，是我国近海唯一未获得工业性流油的海域，我国在该区与韩国尚存在海域及油气资源的划界争议问题。对南黄海开展研究，从开展理论研究、开发海洋资源、维护海洋权益等方面出发都有重大意义。由于我国在该区的勘探与研究成效不高，认识较浅，故应加大对该区的研究力度。 本文收集了南黄海重力与磁力资料，对这些资料进行了处理。通过对这些海洋重磁资料的常规处理，本文得到了该地区区域布格重力异常及磁异常的上下延拓图、导数异常图等常规成果图件，对研究区重磁异常进行了分区和特征解释；应用小波多尺度分解的方法对重磁数据进行了分析，并结合常规处理结果，对研究区的断裂系统进行了讨论；初步探讨了南黄海盆地的形成与演化。并获得如下几点结论： 1)研究区中断裂十分发育，优势走向为NE—NEE向，是太平洋板块挤压作用的结果，同时，研究区内不同方向（如NE、NW、EW和NS向等）的断裂相互交错，互有切割，有明显的多期活动的迹象； 2)证实了朝鲜半岛西缘断裂带的存在，其在靠近济州岛时表现的更为破碎；黄海中央断裂带为一条，走向为NNW，向南逐渐变为NW向延伸； 3)南黄海盆地是一个自晚元古代以来不断迁移叠合、并经多次改造而使原貌小完整的序列残留盆地，具有复杂的形成与演化过程。

黄海浮游动物功能群的研究

浮游动物在海洋生态系统物质循环和能量流动中起着至关重要的作用。浮游动物物种组成、生物量和次级生产力的变化会改变生态系统的结构和功能。在黄海生态系统中如何描述这个过程，并使它易于模拟是本论文的研究目的。生物量和生产力是海洋生态系统食物网的基础。谁是浮游动物生物量和次级生产力的基础？哪些种类在生态系统中起关键作用？这些问题在黄海这样的温带陆架边缘海区很难回答，原因是物种组成、生物量和生产力的季节变化显著。因此，在对黄海食物产出的关键过程进行模拟时，需要应用既准确又简便的方法来对浮游动物群落的生态过程进行模拟。在对黄海浮游动物群落结构和物理海洋学特征进行充分的分析之后，浮游动物功能群的方法被确定用来进行黄海生态系统结构和功能的模拟。 根据浮游动物的粒径、摄食习性和营养功能，黄海浮游动物被分为6个功能群：大型浮游甲壳动物功能群（Giant crustacean，GC）、大型桡足类功能群（Large copepods, LC）、小型桡足类功能群（Small copepods，SC）、毛颚类功能群（Chaetognaths）、水母类功能群（Medusae）和海樽类功能群（Salps）。GC、LC和SC是按照粒径大小而划分的功能群，他们是高营养层次的主要食物资源。毛颚类和水母类是两类胶质性的肉食性浮游动物功能群，他们与高营养层次竞争摄食饵料浮游动物；海樽类与其他浮游动物种类竞争摄食浮游植物，而本身的物质和能量却不能有效的传递到高营养层次。本文研究报道了浮游动物各功能群的时空分布、基于浮游动物动能群的黄海生态区划分、饵料浮游动物功能群的生产力、毛颚类对浮游动物的摄食压力以及中华哲水蚤（Calanus sinicus）的摄食生态学。 春季，浮游动物生物量为2.1 g m–2，GC、LC和SC对生物量的贡献率分别为19, 44 和 26%。高生物量的LC和SC功能群主要分布于山东半岛南岸的近岸海域，而GC主要分布在远岸站位。夏季，浮游动物的生物量为3.1 g m–2，GC贡献了73%。GC、LC和SC主要分布在黄海的中部海域。秋季，浮游动物生物量为1.8 g m–2，GC、LC和SC的贡献率相似，分别为36, 33和23%，高生物量的GC和LC分布在黄海中部，而SC主要分布在远岸站位。GC和LC是冬季浮游动物生物量（2.9 g m–2）的优势功能群，分别贡献率了57%和27%，高生物量的GC、LC和SC都分布在黄海的中部海域。与GC、LC和SC相比，毛颚类生物量较低，主要分布于黄海的中北部海域。水母类（本文中指小型水母类）和海樽类斑块分布明显，主要分布于黄海沿岸和北部海域。属于不同功能群的约10个种类为浮游动物的优势种，控制着浮游动物群落的动态。 春季，黄海可以被分成4个浮游动物生态区，浮游动物生物量的分布中心位于山东半岛南岸近岸海域，与第一个生态区相对应，LC和SC在分布中心起主要的控制作用；夏、秋和冬季，黄海分别被分成3、4和3个生态区，浮游动物生物量的分布中心均位于黄海的中部海域，均与各季节的第一个生态区相对应，GC和LC是分布中心生态区的优势功能群，对分布中心起主要的控制作用。黄海冷水团（YSCBW）在GC、LC和SC的空间分布模式中起着重要的作用。黄海不同季节浮游动物生态区的空间分布模式及生态区中起控制作用的优势功能群类别有着重要的生态学意义。 我们将饵料浮游动物功能群细化为0.16–0.25 mm、0.25–0.5 mm、0.5–1 mm、1–2 mm和 >2 mm5个粒径组。应用生物能量学的方法研究了不同粒径浮游动物的生产力。结果表明：浮游动物次级生产力5月份最高，为91.9 mg C m–2 d–1，其次是6月和9月，分别为75.6 mg C m–2 d–1和65.5 mg C m–2 d–1，8月、3月和12月较低，仅为42.3 mg C m–2 d–1、35.9 mg C m–2 d–1和27.9 mg C m–2 d–1。根据这些结果，黄海浮游动物年次级生产力为18.9 g C m–2 year–1。0.16–0.25 mm和 0.25–0.5 mm 两个粒径组对浮游动物次级生产力的贡献率为58–79%，即相对应的SC功能群的周转率（P/B, 0.091–0.193 d–1）要高于GC和LC。 黄海毛颚类功能群的优势种类为强壮箭虫（Sagitta crassa）、纳嘎箭虫（S. nagae）、肥胖箭虫（S. enflata）和百陶箭虫（S. bedoti）。我们对这四种箭虫的生产力和对浮游动物生物量和生产力的摄食压力进行了研究。结果表明：黄海毛颚类总的生物量为98–217 mg m–2，总的生产力为1.22–2.36 mg C m–2 d–1。黄海毛颚类的生物量占浮游动物总生物量的6.35–14.47%，而生产力仅占浮游动物总生产力的2.54–6.04%。强壮箭虫和纳嘎箭虫是黄海毛颚类功能群的绝对优势种，控制着黄海毛颚类群落的动态。黄海毛颚类总的摄食率为4.24–8.18 mg C m–2d–1，对浮游动物现存量和生产力总的摄食压力分别为为0.94%和12.56%。黄海冬季，浮游动物的现存量和生产力为0.4 g C m–2和0.026 g C m–2d–1，而毛颚类的摄食压力却达到了全年的最大值，为1.4%和20.94%。因此，毛颚类的摄食可能对冬季浮游动物群落结构造成重要的影响。通过不同体长组箭虫的摄食率可以推断，黄海毛颚类全年主要摄食小型桡足类，对SC功能群的摄食压力最大。但是在夏季黄海冷水团形成的月份，毛颚类对前体长为2 mm的LC功能群中的种类摄食压力也较大，但此时，由于优势种中华哲水蚤进入滞育阶段，因此毛颚类的摄食会对其种群数量造成严重的影响。 中华哲水蚤在春、秋季的摄食率分别为2.08–11.46和0.26–3.70 µg C female–1 day–1，与微型浮游生物的现存量呈显著的正相关。春季，在黄海的北部，中华哲水蚤通过摄食微型浮游生物吸收的碳量能够满足其代谢和繁殖需求，而在黄海的南部和秋季黄海冷水团锋区附近，中华哲水蚤必须通过摄食其他类型的食物资源来维持其代谢和生殖需求。较低的摄食率、无产卵以及种群中CV期桡足幼体占优势表明，秋季中华哲水蚤在黄海冷水团区域内处于滞育状态。中华哲水蚤优先摄食微型原生动物，并且春季中华哲水蚤总的生长效率（GGE, 3–39%）与食物中微型原生动物的比例呈显著的正相关，表明微型原生动物具有较高的营养价值。但是，因较低的产卵率（0.16–12.6 eggs female–1 day–1）而导致的中华哲水蚤较低的总生长效率（13.4%），可能就是由于其食物中的必需营养成分含量不足（或缺乏）造成的。 本文从生物量的角度，对黄海浮游动物各功能群的时空分布、生态区划分进行了研究报道，对GC、LC和SC功能群的生产力、毛颚类对浮游动物的摄食压力和中华哲水蚤的摄食生态学进行了较为深入的研究，这些结果为黄海食物产出的关键过程的模拟提供了基础资料。今后的研究重点应搞清楚黄海水母类对浮游动物次级生产力的摄食压力和海樽类在食物产出模型中产生的负效应的程度，浮游动物各功能群的组成、季节变化和空间分布模式的长期变化，尤其是在气候变化和人类活动的影响下，将是今后研究的重点。