海湾生态系统健康评价方法构建及在大亚湾的应用

根据海洋生态系统的压力-结构-响应框架模型,从压力指标、结构指标、响应指标等几个方面构建了海湾生态系统健康评价的指标体系,提出了基于GIS的海湾生态系统健康综合指数法.以春季大亚湾海洋生态系统为例进行实证研究.结果表明:大亚湾海湾生态系统春季的健康综合指数平均值为0.57±0.08,从总体看来,生态系统健康状态处于“较好”水平,浮游植物丰度、浮游植物多样性和生态缓冲容量是其主要健康负面因子,健康状况可能面临着向“临界”状态转化的危险.实证研究表明该方法适用性强、结果客观准确、形象生动,是一种值得推广的定量评价方法.     

基于可变模糊评价模型的东山湾生态系统健康评价

根据东山湾海域环境污染现状和生态系统的特点,从水质环境、沉积物环境、生物残毒以及海洋生物方面构建了东山湾生态系统健康评价指标体系,提出了基于可变模糊评价模型的海湾生态系统健康评价方法,并利用该方法对东山湾生态系统健康状况进行了评价。结果表明:东山湾春季生态系统健康指数为2.36,秋季为2.44,均处于"良与中之间,偏良"水平,春季略优于秋季。影响东山湾生态系统健康状况的主要负面指标因子为鱼卵及仔鱼密度(春秋季健康指数均值为4.95)、营养水平(秋季健康指数为4.47)和底栖生物生物量(春季健康指数为3.59)。实例研究表明该方法通过准则参数α和距离参数p的不同组合变化,以线性与非线性相结合,能够较客观系统、标准量化地评价海湾生态系统健康状况的优劣,。     

大亚湾杨梅坑人工鱼礁区生态系统健康评价

以大亚湾杨梅坑人工鱼礁区海域2007～2009年间6个航次生态环境调查数据为基础,运用所建立的生态系统健康综合评价模型对该海域生态系统健康状况进行了综合评价。研究结果表明:(1)人工鱼礁区生态系统健康综合指数平均为0.794,生态系统健康总体状况处于较健康水平;(2)投礁后人工鱼礁区生态系统的健康状况明显提高,6个航次生态系统健康综合指数分别为0.713、0.807、0.830、0.841、0.759、0.815;(3)不同季节,生态系统健康水平呈现一定变化,总体以春、夏季节健康状况略优于秋、冬季节:(4)影响该海区生态系统健康的主要因素为海水总无机氮和沉积物无机碳。研究结果对于人工鱼礁区生态系统的管理、保护和规划具有参考意义。     

近15年长江口海域海洋生物变化趋势及健康状况评价

对近15年（2004-2018年）长江口海域海洋生物变化趋势进行分析，评价海洋生物健康状况，并对陆源污染物排放与海洋生物变化进行相关性分析。结果表明，（1）长江口海域海洋生物群落结构组成发生了一定变化，与20世纪90年代末相比，浮游植物种类数有所减少，浮游动物、底栖生物种类数有所增加。浮游植物以硅藻为主，但甲藻占比有所增加，2010年以来硅藻、甲藻群落结构进入新的平衡状态；浮游动物以节肢动物为主，主要类群桡足类占比有所下降；底栖生物种类数明显升高。（2）生物多样性总体水平一般，浮游植物多样性指数总体较低，第一优势种的优势度较高；浮游动物多样性指数和丰富度指数多年呈现下降趋势；底栖生物多样性水平一般，优势种渐趋单一。（3）海洋生物总体处于"不健康"状态，主要影响指标为浮游植物密度偏高，浮游动物密度偏低、生物量偏高，底栖动物密度偏高、生物量偏低。生态系统变化与陆源主要污染物排放、营养结构变化及水体富营养化均具有一定的相关性，其中无机氮（DIN）、石油类入海通量与生物健康指数呈显著负相关关系（P < 0.05），无机磷（DIP）与底栖生物生物量呈显著负相关关系。N/P与浮游植物丰度呈显著负相关，但与浮游植物均匀度和多样性指数呈显著正相关；Si/N与浮游植物多样性指数呈显著负相关。海域严重富营养化面积比例与硅藻甲藻种类数比值呈显著正相关关系。     

广西北部湾近岸生态系统风险评价

根据2009年9月广西北部湾近岸的海洋生态调查资料,利用地理信息系统的空间分析功能,从海水水质、营养水平、生物量和初级生产力水平、生物多样性和生态系统缓冲容量5个方面分析了秋季广西北部湾近岸海域环境现状,并进一步利用生态风险综合指数对广西北部湾海洋生态风险进行了评价.结果表明:2009年秋季,广西北部湾近岸海域生态环境质量较好,大部分生态系统风险指标等级均处于“中低”或“较低”水平,整体处于低风险状态.生态风险综合指数结果显示,广西北部湾海域生态风险分布具有明显的空间异质性,离岸水域生态系统的风险综合指数较低,越靠近港湾内,风险状态等级越高.     

南水北调中线水源区溪流生态系统健康评价

2007年7月—2008年5月,对南水北调中线水源区丹江口水库若干入库溪流的河流水文、河流形态、河岸带、水体理化和底栖生物进行调查并应用河流健康综合评价指数进行评价。结果表明,位于上游的溪流生态系统健康状况较好,而位于城镇下游的溪流生态系统健康状况较差,主要体现在河流形态的改变、底栖藻类自养指数升高和底栖动物多样性减小。提出维持丹江口入库溪流生态系统健康的建议,除了对上游地区要进行生态环境保护外,更要对中游地区受破坏的河流形态进行恢复。     

基于PSR的黄河河口区生态系统健康评价

根据压力-状态-响应(PSR)框架模型,从广义上定义河口区生态系统,将河口及毗邻的陆域、海域生态系统作为一个整体,从压力指标、状态指标、响应指标3个方面构建了黄河河口区生态系统健康评价的指标体系,以研究区1991年数据和相关国家标准为基准,2013年代表现况,利用综合指数法(CEI)评价了黄河河口区的生态系统健康状况。结果显示:黄河河口区生态系统健康评价的响应指数最高(0.9055),压力指数居中(0.8288),状态指数最低(0.6458),综合指数为0.7427。总体来看,与1991年相比,目前黄河河口区生态系统仍处于"健康"状态,但健康状况明显下降,其中状态指数下降最为严重。从区域轻度开发到人类活动强烈干扰阶段,黄河河口区存在过度捕捞、湿地不合理开发、浅海养殖过度及污染物排放等一系列影响生态系统健康的问题,应进行区域的生态恢复和科学管理。     

东北粮食主产区农业生态系统健康格局与因子诊断——以吉林省为例

运用生态系统健康的理论与方法研究粮食主产区农业生态系统健康问题具有重要的意义,以东北粮食主产区的典型区域吉林省为研究对象,基于构建的胁迫-状态-免疫(S-S-I)与活力-结构组织-恢复力(V-O-R)农业生态系统健康评价指标体系,运用最优组合赋权法、综合评价模型、GIS空间分析技术和灰色斜率相似关联度诊断模型对2000—2011年吉林省农业生态系统健康的时空格局以及影响因子进行分析.结果表明: 时间特征上,2000—2011年吉林省农业生态健康等级从“不健康级”状态向“较健康级”状态转变,农业生态系统健康水平正逐步提高.空间特征上,2000—2011年吉林省农业生态系统健康状况空间差异日益显著,中部地区的农业生态健康水平保持不变,东南部与西部正逐渐提高.吉林省农业生态系统健康水平提高的主要贡献因子是经济驱动、环境治理与社会发展,主要障碍因子是生态压力、组织结构与投入能力等.最后,提出相关措施进一步改善区域农业生态系统健康状况.     

天津近岸海域夏季大型底栖生物群落结构变化特征

近年来,天津海岸带区域经济发展迅速,污染物排放量及污染海域面积持续增加,特别是2004年以来,天津港和临港工业区进行了大规模的海洋工程建设。由于具有迁移能力差、随季节波动不明显、生命周期相对较长等优点,大型底栖生物作为重要的人类干扰的反应指标,被广泛的应用于河口和海岸带生态系统对人类干扰的环境响应评价。为研究遭受人类干扰活动的天津近岸海域大型底栖生物群落结构的时空变化特征,分别于2004年和2007年夏季对渤海湾天津近岸海域进行了大面积的底栖生物群落调查。运用聚类分析、多维标度(MDS)及相似性分析(ANOSIM)等多元统计方法,分析了该区域底栖生物丰度、优势种、群落结构及生物多样性的时空变化特征。结果表明:1)2004年夏季底栖生物调查获得底栖生物29种,平均丰度为402.8个/m²,优势种为日本鼓虾、脆壳理蛤;2007年夏季底栖生物调查获得底栖生物36种,平均丰度为120.27个/m²,优势种为脆壳理蛤、小胡桃蛤、绒毛细足蟹、涡虫4种。2)2004年,调查区域底栖生物丰度空间分布呈现北低南高特征,2007年,则呈现中间低南北高的空间分布特征。3)2004年到2007年,位于大沽河口的19号站点底栖生物群落结构与其它站点存在显著性差异,生物群落受冲淡水影响明显,具有河口生物群落结构的独特性。2004年调查区域中的塘沽断面的底栖生物群落结构与其它四个断面存在显著性差异,而到2007年,五个断面底栖生物群落结构整体趋向一致。4)2004年,北部北塘、汉沽及南部岐口断面具有较高的丰富度、均匀度、多样性及较低的优势度指数,而到2007年,南部岐口、北部汉沽区域丰富度、均匀度和多样性指数均呈现下降趋势,而优势度指数则有所上升。中部区域特别是塘沽断面在丰富度、均匀度、多样性指数上有所增加,且越靠近中心区域增加程度越大。海岸工程、污染物排放、围垦养殖等人为干扰因素可能是造成天津近岸海域底栖生物丰度降低及其群落结构和多样性指数空间分布不均匀变化的主要原因。     

深圳近海表层浮游细菌分布特征及其环境影响因素

于2015年3月、5月、8月和10月在深圳市近岸海域(珠江口、深圳湾和大亚湾)采集表层水样,利用流式细胞仪测定总浮游细菌、高DNA含量亚群细菌(HNA)、低DNA含量亚群细菌(LNA)的丰度,分析它们的时空分布特点,阐释环境因子对浮游细菌时空分布格局的影响。结果表明,珠江口、深圳湾和大亚湾海域表层浮游细菌的平均丰度依次降低,分别为3.82×10~6个/mL、7.67×10~6个/mL和3.38×10~6个/mL。珠江口海域浮游细菌丰度由远岸到近岸递增,深圳湾海域湾内各站位浮游细菌丰度差异较小,大亚湾海域浮游细菌丰度空间差异不显著(P0.05)。浮游细菌丰度时间差异主要受温度影响,空间差异主要受营养盐和叶绿素a影响。HNA亚群丰度时空差异性比LNA亚群的大,HNA亚群受温度影响显著(P0.01),而LNA亚群与温度相关性不显著(P0.05)。环境对HNA和LNA亚群丰度的影响有许多相似之处,但两者对某些环境因子有着不同的响应,说明它们在近海表层生态系统中可能扮演着部分重叠但略有不同的角色。     

基于主成分分析和熵权的水库生态系统健康评价——以海南省万宁水库为例

采用主成分分析(PCA)与熵权相结合的新方法,对万宁水库水生态系统健康进行评价,旨在检验该方法是否能解决传统的基于熵权法的水生态系统健康评价方法所存在的赋权重复问题.结果表明: 2010-2012年,万宁水库的水生态系统健康状况整体呈变好趋势;年均水生态系统健康综合指数(EHCI)分别为0.534、0.617、0.634,健康状态评级分别为Ⅲ类(中等)、Ⅱ类(较好)、Ⅱ类(较好).该水库水生态系统健康状况存在季节性差异,但并没有明显的季节性变化规律.从EHCI的整体波动程度来看,其波幅逐渐变小,表明近年来万宁水库的水生态系统趋于相对稳定.新方法与传统方法的指标赋权对比表明,传统方法中相关性较强的溶解氧、化学需氧量、五日生化需要量、铵态氮4项指标的累计权重为0.382,而新方法中仅为0.179;说明PCA的引入有效解决了赋权重复的问题.营养状态指数与EHCI呈显著的负相关关系,说明PCA与熵权结合的新方法在解决了赋权重复的基础上,很好地保证了评价结果的准确性,适用于该水库水生态系统健康评价.
     

MACROALGAL TISSUE NUTRIENTS AS INDICATORS OF NITROGEN AND PHOSPHORUS STATUS IN THE FLORIDA KEYS

This study used the tremendous biochemical and ecological diversity of macroalgae to assess nitrogen and phosphorus availability at a broad, ecosystem‐level scale in the Florida Keys and nearby waters. Spatial variation in tissue nutrients (carbon, C; nitrogen, N; phosphorus, P) of dominant macroalgae were assessed, both as ratios and absolute values, along 12 inshore‐offshore transects in the Florida Keys and at 10 stations in nearby Florida Bay. The resulting detailed analysis demonstrated spatial and temporal patterns in macroalgal tissue nutrients. The transect data revealed no universal inshore‐offshore patterns in tissue nutrients and no obvious “hotspots” of nutrient enrichment. Similarly, when data were compared among segments, there was no universal geographical pattern in tissue nutrients for all species. The most striking result was that the N and P status of macroalgae in Florida Bay was significantly different than other locations. Macroalgae collected from Florida Bay generally had higher N and lower P levels than algae collected elsewhere. The most common inshore‐offshore pattern was higher %N and lower %P availability inshore; however, limited inshore‐offshore differences in N:P ratio suggests that both nutrients were generally readily available in proportional amounts required by the various species. Most species in this study had higher %N, and to a lesser extent, higher %P and %C in March than in July. Based on the published literature on other species of macroalgae, it appears that N and P are generally available in sufficient quantities that most macroalgal growth is not limited by either nutrient.     

海州湾鱼类群落功能多样性的时空变化

功能多样性是联系物种、生态环境和生态系统功能的基础.从功能多样性的角度研究群落结构,有助于更好地理解生物多样性与生态系统功能之间的关系.本研究根据2011—2017年(除2012年外)春、秋季海州湾渔业资源底拖网调查数据,选取反映鱼类摄食、运动、生态适应性、繁殖行为和种群动态特征的13个功能性状,利用功能丰富度指数、功能均匀度指数、功能离散度指数和群落特征加权平均数指数(CWM),研究了海州湾鱼类群落功能多样性的季节、年际和空间的变化.结果表明: 海州湾鱼类群落功能多样性指数具有显著的季节差异,其中秋季功能丰富度指数显著高于春季,春季功能离散度指数显著高于秋季,鱼类洄游是造成功能多样性指数季节变化的主要原因;CWM分析表明,春季鱼类群落优势种为营养级较高、运动能力较强、生长系数、恢复力和脆弱性较高的冷/暖温性鱼类,秋季则相反,春、秋季鱼类群落均以产浮性卵鱼类为主;鱼类群落功能多样性指数呈现一定的年际变化,其中春、秋季各功能多样性指数在不同年际均呈波动趋势,表明海州湾鱼类群落稳定性较低;鱼类群落功能多样性指数呈现显著的空间差异,其中20 m以深远岸水域功能离散度指数较高.海州湾鱼类群落功能多样性具有明显的时空变化特征,鱼类生态位与其对资源的利用均随季节、年际和空间而变化.     

大亚湾生态环境问题及其调控策略

主要阐述了大亚湾现存的生态环境问题及其调控策略.大亚湾生态环境的退化现状与特征主要表现为:生态系统结构遭到破坏、生物群落组成明显小型化,生物多样性降低,生物资源衰退;红树林和珊瑚礁面积锐减,生态服务功能衰退,沿岸滨海湿地萎缩;生物生境遭破坏导致生物量下降;营养环境恶化导致赤潮频发.并就因开发建设等人类活动对该区域海洋生态环境的影响,提出了调整和控制各种开发活动,为受损海湾生态环境的修复重建和持续利用的参考建议.     

A seasonal study of the distributions of surface state variables in Liverpool Bay. III. An offshore front

Variously orientated transects through Liverpool Bay in December, 1976, revealed a narrow but steep density discontinuity running north to south through the surface waters. Surface distribution maps from cruises during the winter of 1976–1977 showed that the density discontinuity provided a sharp line of demarcation between the physical and chemical characteristics of the offshore and coastal waters. Over the winter, an accumulation of river discharged nutrients in the waters bounded by the front and the coast generated a large nutrient reservoir in the inshore waters and propagated a difference in the nutrient availability ratios across the front. As a consequence, by March the inshore waters were characterized by lower salinities and temperatures, higher dissolved inorganic nutrient concentrations and lower silicon to total nitrogen ratios than the offshore waters. Prior to the 1977 spring phytoplankton bloom in Liverpool Bay, these two contrasting water types were in juxtaposition along the length of the front.     

Comparison of inshore and offshore fish larval assemblages within the wider Yangtze River estuary (China)

It is hypothesized that fish larvae undertake vertical movements in estuarine waters. To test this hypothesis, a sampling period was selected during times when many spring‐spawning fish reach maximum abundance in coastal waters so that spring and summer variations in larval fish assemblages could be determined in the Yangtze River estuary. Six oceanographic surveys were conducted across the salinity gradient of an inshore (freshwater) and offshore area (brackish intersection) during spring (May) and summer (August) between 2010 and 2012. The fish larval community was dominated by species of Engraulidae, Gobiidae, Champsodontidae and Mugilidae. The pre‐flexion and flexion larval stages of euryhaline marine species, which are dependent on estuaries as nursery areas, were common. The brackish and marine larval assemblage was the most abundant with taxa such as Coilia mystus and Engraulis japonicus accounting for more than 57.3% of the total catch. Spatial differences in the taxonomic composition of larval fish assemblages were evident between the inshore and offshore areas. Additionally, the Yangtze River runoff regulatory functions as affected by the Three Gorges Reservoir operational mode (hydrological alternating operations) showed weak influences on fish and habitat environments. Low salinities from high freshwater inflow limited bay anchovy production in the inshore area.     

应用碳氮同位素技术研究重金属在大亚湾食物网中的累积

大亚湾是受人类活动影响严重的典型亚热带半封闭海湾,长期受到重金属污染的压力,但是重金属在大亚湾生态系统中的累积情况尚不清楚.于2015年夏、冬两季(6月和12月)分别采集海水、沉积物和生物样品(包括浮游生物、游泳生物、底栖生物),在通过稳定同位素(δ¹³C和δ¹⁵N)构建大亚湾食物网结构的基础上,分析重金属(Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Ag、Cd和Pb)在大亚湾食物网中的累积和传递特征.结果表明:大亚湾生物体的主要物质来源于海洋,但也受到淡水输入的影响;大亚湾生态系统的食物链长度较短,最高营养级为3.48;高级捕食者鱼类在夏季摄食广泛,而冬季偏向于底栖食性.大亚湾环境和生物体内重金属浓度整体符合国家标准,仅发现个别站位海水中Zn和Pb超出第一类海水水质标准,口虾蛄和断脊口虾蛄体内Cd超过农产品安全标准.Cr、Co、Ni、Zn、Cd、Pb在夏、冬两季沿着食物链的传递其生物累积水平显著降低;Cu在夏季沿着食物链的传递其生物累积水平显著降低,冬季有降低趋势但不显著;Ag与营养级之间并没有显著相关性,但在甲壳动物中有生物放大的潜能.研究表明大亚湾生态系统中重金属基本处于正常状态,而Zn、Ag、Cd、Pb等重金属需要进一步关注.     

Nutrient content of the seagrass Thalassia testudinum reveals regional patterns of relative availability of nitrogen and phosphorus in the Florida Keys USA

Between 1992 and 2000, we sampled 504 randomly chosen locations in theFlorida Keys, Florida, USA, for the elemental content of green leaves of theseagrass Thalassia testudinum. Carbon content ranged from29.4–43.3% (dry weight), nitrogen content from 0.88–3.96%, andphosphorus content from 0.048–0.243%. N and P content of the samples werenot correlated, suggesting that the relative availability of N and P variedacross the sampling region. Spatial pattern in C:N indicated a decrease in Navailability from inshore waters to the reef tract 10 km offshore;in contrast, the pattern in C:P indicated an increase in P availability frominshore waters to the reef tract. The spatial pattern in N:P was used to definea P-limited region of seagrass beds in Florida Bay and near shore, and anN-limited region of seagrass beds offshore. The close juxtaposition ofN–and P-limited regions allows the possibility that N loading from thesuburban Florida Keys could influence the offshore, N-limited seagrass bedswithout impacting the more nearshore, P-limited seagrass beds.