海洋外来物种入侵生态学研究

海洋外来物种入侵已成为最为严重的全球性环境问题之一。海洋生态系统类型多样、环境复杂,其生物入侵的监测、控制与管理难度相对较大。我国对陆地外来生物的入侵已开展了较为深入的研究,但对于海洋外来生物的入侵研究仍处于起步阶段,对其入侵监测、入侵机制、入侵危害的程度以及防治等问题缺乏基础数据。本文在分析国内外海洋外来生物入侵现状的基础上,概述其入侵生态学研究形势及相关成果,包括海洋外来物种的入侵途径、入侵过程、入侵生态效应以及全球变化对入侵的影响等。海洋外来生物的入侵可能对海洋生态系统造成直接或间接的影响,如种间竞争破坏生态环境、与土著种杂交造成遗传污染、病原生物及有毒藻类导致海洋生态灾害加剧等。此外,从政策和法规、入侵风险评估、监测和公共宣传教育、生物信息系统和有效管理机制等方面提出对我国海洋外来物种入侵的防治策略。本研究为我国海洋外来物种的进一步研究提供了参考。     

中国外来海洋生物及其影响

到目前为止,我国已从国外引进了鱼类10种、虾类2种、贝类9种、棘皮动物1种、藻类4种进行海水养殖;引进了抗盐植物2种进行盐碱地栽培;海洋水族馆业的发展,引进了数百种观赏性海洋生物;航运业中的船体附着及压舱水排放,无意中带入了几百种外来海洋生物。首先,外来海洋入侵生物与土著海洋生物争夺生存空间与食物,危害我国土著海洋生物的生存。其次,海洋外来生物通过与亲缘关系接近的物种进行杂交,降低我国海洋土著生物的遗传质量,造成遗传污染。再次,外来海洋生物可能带来病原生物,对海洋生态环境造成巨大的危害。此外,近些年来,我国沿海赤潮越来越严重,其重要原因之一是外来生存能力较强的赤潮生物的危害。     

广西中越边境的外来入侵植物

【目的】广西中越边境是中国通往东盟各国的重要通道。近年来,外来入侵植物对该地区的生态安全和经济发展都产生了严重的威胁。为有效预防和控制中越边境的外来入侵植物,保障中越边境地区生态安全和经济健康发展,需要掌握中越边境外来入侵植物的基本信息。【方法】通过实地调查、拍照和采集标本,分析广西中越边境外来入侵植物的种类组成、生活型和危害程度等;通过文献资料,了解所调查外来入侵植物的原产地和入侵途径等。【结果】广西中越边境外来入侵植物共121种,隶属于38科,其中菊科最多,有26种,豆科次之,有11种;外来入侵植物以草本为主,有102种,占总种数的84.30%;原产地来源最多的是美洲,有92种,占总种数的68.66%;人为有意引入有68种,占总种数的56.20%;严重危害的有23种,中等危害的有32种,一般危害的有66种。【结论】广西中越边境外来入侵植物种类多且分布范围广、传播途径复杂、危害严重种类多,急需对广西中越边境的外来入侵植物进行预防和控制,特别是要严密监控新发生入侵种类的动态,积极控制已产生危害的严重种类,实行预防为主、防治结合的原则。     

山东海域赤潮灾害特征及预警报管理

掌握赤潮灾害时空分布规律是科学设计赤潮监控方案、提高防灾管理效率的基础和依据。本文统计分析了1990—2010年间山东海域的76次赤潮灾害事件数据。结果表明:赤潮灾害频率显著地分为4个波段,且峰值呈递增趋势;灾害面积呈现周期性倒U型曲线变化;每年的5—10月是赤潮灾害的多发期,其中,8月的灾害次数和灾害面积均占全年总数的30%以上;灾害空间分布集中在莱州湾海域、青岛近海、庙岛群岛的北隍城海域,烟台四十里湾的赤潮灾害最频繁;夜光藻(Noctiluca scintillans)和球型棕囊藻(Phaeocystis globosa)引发的赤潮灾害面积最高,夜光藻和红色裸甲藻(Gymnodinium sanguineum)致灾次数最多。本文从赤潮监测与信息采集、赤潮预报方法以及赤潮灾害预警报管理机制3个方面分析总结了山东海域赤潮灾害预警报业务化管理现状,结合山东海域赤潮灾害特征和预警报管理实践,提出了以控制污染和修复生态环境为根本的赤潮防控建议。     

网格尺度下外来入侵植物对高黎贡山生态系统服务影响的空间分析

【目的】高黎贡山生物多样性资源丰富,蕴藏着极高的生态系统服务价值,是中国重要的西南生态安全屏障。在气候变化和人类活动等影响下,高黎贡山正面临越来越多的外来植物入侵。明确外来入侵植物分布特征与生态系统服务重要区的空间对应关系,能够为高黎贡山外来入侵植物防控及生态安全屏障建设提供科学支撑。【方法】利用当量因子法,在3 km×3 km网格单元尺度下评估高黎贡山生态系统服务价值并进行重要性分级分区;以文献资料分析和实地调查相结合分析高黎贡山区域外来入侵植物的空间分布格局;利用Arcgis 10.2软件分析空间对应关系。【结果】高黎贡山生态系统服务重要性分为5级,单位面积价值量最高的生态系统类型为水系、阔叶林、针叶林、灌木林和灌草丛。外来入侵植物为59种,入侵等级为Ⅰ~Ⅴ级的物种分别有12、17、8、11和11种。除1级重要区外,其他区域均分布有外来入侵植物,其中3级和4级重要区(主要为灌木林地和耕地)分布的外来入侵植物的种类和数量最多。【结论】外来植物入侵威胁高黎贡山生态系统服务供给,亟需开展外来入侵植物系统调查评估以识别高等级入侵植物实施外来入侵植物差别化管控;陆生外来入侵植物应该成为高黎贡山外来入侵植物研究的重点;人工灌木林地和耕地作为高黎贡山外来入侵植物集聚区应该重点关注开展外来入侵植物防控。     

海洋细菌生态学的若干前沿课题及其研究新进展

海洋细菌在海洋生态系统中的重要作用随着微食物环的提出被深入认识和充分肯定。本文概述了海洋细菌在微食物环中的重要生态作用及微食物环的研究进展,海洋细菌在碳的生物地球化学循环中的重要性,海洋细菌的活性及其群落结构与功能,分析了藻际环境特性和藻际微生物在赤潮多发海域的生态作用,提出了我国海洋细菌生态学研究的若干新思考与新任务,强调了基于"以菌治藻"的新理念,开展针对于赤潮灾害防除的"微食物环-赤潮-关键微生物菌群"耦合互作这一重要科学问题研究的必要性及紧迫性。     

我国南方生物入侵的问题与对策

外来物种入侵到新的栖息地,可能给当地造成严重的生态灾难,导致生态灾害爆发及生物多样性的丧失,进而威胁到人类生存环境.目前,生物入侵已给我国造成了非常严重的环境问题和社会危害,带来了巨大的生态和经济损失,仅对我国农林业造成的直接经济损失每年就高达574亿元.文中主要以我国南方外来植物为例,分析了生物入侵的危害、途径、原因,针对生物入侵涉及地域、生态系统类型和涉及物种种类特点,提出了防治对策:重视生物入侵现象,加强与之相关问题的基础研究;加强立法,建立科学的引种制度;加强动植物检疫,建立全国外来物种入侵动态监测网;提高全民防范意识;加强国际合作.     

入侵科学的发展需要新视角和新技术

<正>由人类活动导致的外来种入侵是全球性的生物安全问题。随着全球化进程的加快,外来入侵种数量呈持续上升趋势(Essl et al,2011;Seebens et al,2017),中国与世界各国都将面临更严峻的外来种入侵威胁(Vaz et al,2017)。为有效应对这一威胁,各国学者已对不同地区、不同类型生态系统中外来种入侵的过程、生态学效应以及潜在驱动力等进行了广泛的研究,揭示了一系列与外来种入侵性     

新疆农林外来入侵生物的发生现状、趋势及其研究进展

新疆属于我国西北干旱和半干旱地区,荒漠绿洲是其农林业发展的主要载体。由于特殊的地理生态和区位优势,新疆成为我国遭受农林外来入侵生物危害最为严重的区域之一。研究表明,近66年来新疆农林外来入侵生物多达95种。近些年,生物入侵呈现间隔期越来越短、突发性疫情频率越来越高的特点;特别是自1990年以来,新疆农林外来入侵生物呈暴发式增长态势,这一时期传入该地区的农林外来入侵生物有75种,占农林外来入侵生物总量的78.95%,新入侵生物种类年平均2.88种。农林外来生物入侵不仅造成了严重的经济损失,而且对新疆农业和林业生产安全构成了严重威胁。在"一带一路"战略实施和电子商务快速发展的背景下,通过对新疆农业生产发展状况、地理生态特点和区位优势进行分析,结合新疆农林外来入侵生物发生现状、趋势及其研究进展,提出新疆乃至我国西北荒漠绿洲生态区未来农林外来生物研究的主要方向和目标,以期为有效遏制农林外来生物入侵和危害,以及保障新疆乃至全国农业生产和生态安全提供服务。     

我国外来入侵生物防控现状、问题和对策

外来物种入侵已经威胁全球多个国家和地区,严重影响农林牧渔业生产,威胁生态系统稳定,是当前全球生物多样性丧失的主要原因之一,开展入侵物种防控已成为生物多样性保护与农业绿色发展的重点工作。我国已经成为全球遭受生物入侵威胁与损失最为严重的国家之一,截至2018年底,入侵我国的外来物种有近800种,已确认入侵农林生态系统的有638种,全国31个省（区、市）均有外来生物入侵发生并带来危害,半数以上县域都有入侵物种分布,几乎涉及所有类型的生态系统。本文对全球主要发达国家外来入侵物种发生情况及防控进行梳理发现,从国家层面立法开展外来入侵生物防控成为主流,制定长期防控战略并增加投入是入侵物种防控成功的关键。近些年,我国在外来入侵物种防控方面初步建立了工作机制,发布了重点管理外来入侵物种名录,完成了重点入侵物种的调查监测,开展了局部地区的防控措施,积极推动立法工作。根据国外生物入侵防治经验与我国实际情况,本研究提出我国外来入侵物种防控对策建议,包括加强法制建设、开展本底调查和启动重大防控工程等,为我国外来侵入生物的防控提供借鉴。     

黄渤海海水养殖自身污染的评估

探讨了投饵和非投饵两种养殖方式自身污染对海洋环境的影响.结果表明,海水养殖产量与营养盐类、COD和赤潮发生次数均呈正相关关系,其中无机氮含量和赤潮发生次数与虾养殖产量有显著正相关关系,说明海水养殖自身污染对邻近海域富营养化及赤潮发生有一定影响.通过黄渤海海水养殖向海洋排泄氮、磷、COD等污染物估算,分别占相应陆源污染物排海量的2.8%、5.3%、1.8%.虽然与人类其他活动向海洋排污量相比,水产养殖的排污量所占比重还不算大,对于某些局部水域,特别是海水养殖密集区,将对海洋环境的影响产生叠加作用,很可能成为刺激近海富营养化和赤潮发生的一个重要因素,应引起足够的重视.     

从藻类生理生态学角度解析绿潮爆发的内在机制

绿潮是在特殊环境条件下,海水中某些大型绿藻爆发性增殖或高度聚集而引发的海洋生态异常现象。自2007年起,黄海已连续15年爆发绿潮,对沿岸生态环境、社会发展、经济建设造成极其严重的危害,解决绿潮问题刻不容缓。绿潮的形成是外因和内因综合作用的结果。目前,国内外学者对绿潮爆发的外因,即环境因子已具有科学的认知,并围绕绿潮藻类对某些环境因子的生理响应展开系列研究,且取得了一定成果。然而,针对绿潮爆发的内因,即绿潮藻类为应对大幅波动的环境因子而产生的极强的生理生态适应性尚未进行深入探讨。本文从藻类生理生态学角度入手,综述绿潮成因种对多种生态因子波动的响应机制,包括光照强度、二氧化碳、温度、盐度与干出、营养盐、重金属及生物因素,归纳了绿潮藻类的光合生长生理、营养生理和繁殖生理对环境因子波动的适应性调节机制,揭示了绿潮藻类爆发的内因。     

我国近海赤潮多发区域及其生态学特征

根据有关的研究资料,分析我国近海赤潮多发区分布、主要赤潮生物种类、环境状况及赤潮发生生态学特点.结果表明,我国辽东湾、渤海湾、莱州湾、大连湾、长江口、舟山海域、杭州湾、厦门湾、柘林湾、大鹏湾、珠江口等为赤潮多发区.引发赤潮的因素较多,它与气象、水动力、营养盐及生物环境的变化密切相关,人类活动(如海水养殖、陆源污水排放等)影响加剧近海富营养化是引发赤潮的重要因素;但富营养化并非发生赤潮的唯一条件,低营养海区也可能发生赤潮.目前对诱发赤潮的关键因子及赤潮发生机理,应加强定点长期监测和开展深入研究.     

赤潮藻毒素生物合成研究进展

合成毒素是赤潮藻类的一个常见特征,已知能够产生毒素的微藻有70多种。作为次级代谢产物,藻毒素的产生可能是一种压制或清除其它藻类竞争者的一种反应,在群落演替、种间竞争中发挥重要作用。目前,人们对藻毒素生物合成机理依然知之甚少,相关基因的研究仍无明显突破。利用环境因子诱导毒素生成变化进而分离差异表达基因或者比较不同产毒藻株间基因表达的差异,从中克隆藻毒素生物合成基因似乎是一种极具潜力的研究方向。     

多波段卫星遥感海洋赤潮水华的方法研究

The spectral characteristics of the coastal waters in East China Sea was studied using in situ measurements, andt he multiband algorithms of remote sensing for bloom waters was discussed and developed. Examples of red tide detection using the algorithms in the East China Sea were presented. The results showed that the algorithms could provide information about the location and the area coverage of the red tide events.     

Diluted seawater promoted the green tide of Ulva prolifera (Chlorophyta,Ulvales)

Ulva prolifera (Müller) J. Agardh is the main causative species of the 2008 Yellow Sea green tide incident. We investigated the influences of diluted seawater on the vegetative growth and reproductive cell formation of the alga. The thalli that were cultivated under low salinities (10‰ and 20‰) and low pH values (pH around 7.0) showed obvious and steady biomass gain, while those cultivated under high salinities (40‰) and relatively higher pH conditions (pH around 8.0) manifested significant biomass loss. The trend was, however, completely the opposite for reproductive cell formation and there were indications that enrichment, over very wide concentration ranges of both nitrogen and phosphate, could significantly promote vegetative growth. Results also indicated that relatively low salinity and low pH regimes boosted vegetative growth but were unfavorable for reproductive cell formation and vice versa. Based on these results, the possible origin and development mechanisms of the green tide event are discussed. Eutrophication in the Changjiang River estuary and adjacent sea areas, as well as extremely high freshwater inflows before, and during, the flood of 2007 – due to the full operation of large‐scale water facilities in the area – may have both played an important role in the formation and development of the green tide event.     

广东沿海几种赤潮生物的分类学研究

对１９９７年秋￣１９９８年春广东沿海多次赤潮发生期间的几种优势赤潮藻类进行了形态学和分类学研究。１种为我国首次报道引发赤潮的定革命金藻类（Ｐｒｙｍｎｅｓｉｏｐｈｙｔｅｓ）－球状棕囊藻（Ｐｈａｅｏｃｙｓｔｉｓ ｃｆ．ｇｌｉｏｂｏｓａ）。另有甲藻类７种,其中裸甲藻目（Ｇｙｍｎｏｄｉｎｉａｌｅｓ）３种：米氏裸甲藻（Ｇｙｍｎｏｄｉｎｉｕｍ ｃｆ．ｍｉｋｉｍｏｔｏｉ）、环节环沟藻（Ｇｙｒｏｄｉｎｉｕｍ ｉｎ     

几种海藻和赤潮藻的DCMU增益荧光比率及其与增殖速率的关系

本文研究了红藻梅膜(Halymenia sinensis),绿藻孔石莼(Ulva pertusa),褐藻裙带(Underia pinnatifida)及蓝藻钝顶螺旋藻(Spir~dulina platensis)的DCMU增益荧光比率(F_D/F_N)。其中海膜的比率最高(3.9),石莼及螺旋藻次之(2.5和2.8),裙带(采自夏季)的比率最低(1.7)。脱水及热处理下和藻体老化时,F)D/F_N值显著下降。在实验室条件下分批培养的两种赤潮藻海洋原甲藻(Prorocentrum micans)和微小角毛藻(Chaetocersa minutissmus),其增殖过程中最大增益荧光比率较最大增殖速率出现早,这一结果为赤潮的预报提供了依据。     

Synergistic Effects of Climate and Fishing in a Marine Ecosystem

Current climate change and overfishing are affecting the productivity and structure of marine ecosystems. This situation is unprecedented for the marine biosphere and it is essential to understand the mechanisms and pathways by which ecosystems respond. We report that climate change and overfishing are likely to be responsible for a rapid restructuring of a highly productive marine ecosystem with effects throughout the pelagos and the benthos. In the mid-1980s, climate change, consequent modifications in the North Sea plankton, and fishing, all reduced North Sea cod recruitment. In this region, production of many benthic species respond positively and immediately to temperature. Analysis of a long-term, spatially extensive biological (plankton and cod) and physical (sea surface temperature) dataset suggests that synchronous changes in cod numbers and sea temperature have established an extensive trophic cascade favoring lower trophic level groups over economic fisheries. A proliferation of jellyfish that we detect may signal the climax of these changes. This modified North Sea ecology may provide a clear indication of the synergistic consequences of coincident climate change and overfishing. The extent of the ecosystem restructuring that has occurred in the North Sea suggests we are unlikely to reverse current climate and human-induced effects through ecosystem resource management in the short term. Rather, we should understand and adapt to new ecological regimes. This implies that fisheries management policies will have to be fully integrated with the ecological consequences of climate change to prevent a similar collapse in an exploited marine ecosystem elsewhere. Author Contributions  RRK conceived the project and GB analysed the data. RRK, GB and JAL co-wrote the paper.     

Abundance and distribution of Ulva microscopic propagules associated with a green tide in the southern coast of the Yellow Sea

The presence of Ulva microscopic propagules may play an important role in the rapid development of high-biomass blooms of green algae in the Yellow Sea. Six cruises were conducted, to determine the abundance and distribution of Ulva microscopic propagules associated with a green tide that developed in the southern coastal waters of the Yellow Sea from April to August, 2012. Results indicated that Ulva microscopic propagules were widespread in these waters, with the highest density being up to 4800 ind. L⁻¹, prior to the appearance of the green tide in April. High densities were also widely distributed along the coast during May and June, after the appearance of the floating green tide. The quantity of Ulva microscopic propagules significantly decreased when the floating green tide declined in July, reaching densities of up to 162 ind. L⁻¹, following the disappearance of the floating green tide in August. Quantitative studies on the distribution patterns of Ulva microscopic propagules along the southern coast of the Yellow Sea indicated a significant correlation between density and salinity, turbidity and nutrient concentrations. Temporal and geographical distribution patterns of Ulva microscopic propagules were also significantly affected by the presence of a large biomass of attached, or floating, Ulva species algae.