海洋微藻响应重金属复合胁迫的生理生态学机制

重金属污染物进入海洋环境会破坏海洋生态系统的结构和功能。海洋微藻构成了海洋食物链的基础, 是海洋生态系统主要的初级生产者。重金属复合胁迫对海洋微藻产生毒性效应, 会阻碍藻细胞分裂、破坏DNA结构、抑制光合作用、减少细胞色素合成、导致藻细胞畸变以及改变浮游植物种类组成等。海洋微藻在长期种系进化或个体发育过程中, 形成了一系列响应重金属复合胁迫的特殊生理生态机制。它们可以利用由酶类和非酶类组成的抗逆保护系统, 减轻重金属复合胁迫导致的生物毒害作用; 还可以通过调节金属硫蛋白(Metallothionein, MT)等相关蛋白基因表达以维持正常的生理功能。探究海洋微藻响应重金属复合胁迫的生理生态学机制, 有利于为海洋重金属污染的生物修复提供依据, 具有重要的理论与现实意义。     

低浓度蒽对两种海洋微藻生长的兴奋效应

以两种海洋微藻金藻 870 1(Isochrysisgalbana 870 1)和骨条藻 (Skeletonemacostatum )为材料 ,研究了低浓度蒽 (1 5～ 6 μg·L-1)对两种海洋微藻生长的影响 .结果表明 ,在一定浓度蒽作用下 ,两种微藻的生长均呈现出较明显的“兴奋效应” ,细胞密度有所增加 ,但达到最佳刺激作用的浓度与时间有所不同 .在刺激浓度作用下 ,两种微藻体内的蛋白质、叶绿素a(chla .)、类胡萝卜素 (car.)含量都有所增加 ,其变化趋势与细胞密度的变化类似 .在整个实验过程中 ,微藻体内清除活性氧的关键性酶超氧化物歧化酶 (SOD)始终处于较高水平 ,其变化趋势类似于细胞密度的变化     

海洋中藻菌相互关系及其生态功能

海洋中藻类与细菌密不可分,具有错综复杂的互作关系(如互利共生、敌对拮抗或竞争抑制等),共同构成了海洋生态系统结构与功能的重要调控者。在藻类细胞周围往往存在着特殊的藻际微环境,其中生存着独特的微生物群落,因此藻际环境成为藻菌相互作用的主战场。藻际环境中细菌群落的构建具有一定的规律。在自然生态系统中,藻菌互作影响赤潮生消动态过程,并在水质修复中具有重要作用潜力。同时,藻类和细菌作为驱动海洋固碳与储碳的主要生物因子,在海洋碳循环中具有尤为重要的作用。本文对海洋中藻菌互作关系的研究现状进行了综述,并在此基础上,对未来研究提出了几点展望。例如,目前对海洋中藻菌关系受病毒的调控作用了解甚少,值得未来深入研究。     

三种环境激素对四种海洋微藻的急性毒性效应研究

近年来,海洋环境激素污染日益严重,为了考察环境激素对海洋微藻的生物毒性效应,进而评估其对海洋生态系统的影响,该实验研究了三氯卡班、邻苯二甲酸二丁酯、三丁基氯化锡三种环境激素对海洋小球藻(Chlorella sp.)、眼点拟微绿球藻(Nannochloropsis ocutala)、球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)和东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense )4种海洋微藻的急性毒性效应。结果表明,三种环境激素均可显著抑制该4种微藻的生长。三氯卡班对4种微藻的96 h-EC₅₀分别为108.19 μg·L^-1、63.21 μg·L^-1、60.73 μg·L^-1和57.58 μg·L^-1;邻苯二甲酸二丁酯对4种微藻的96 h-EC₅₀分别为1.42 mg·L^-1、1.02 mg·L^-1、1.47 mg·L^-1 和1.21 mg·L^-1;三丁基氯化锡对4种微藻的96 h-EC₅₀分别为3.5 μg·L^-1、4.36 μg·L^-1、0.6 μg·L^-1和0.6 μg·L^-1。三种环境激素对四种海洋微藻的毒性强弱顺序为三丁基氯化锡>三氯卡班>邻苯二甲酸二丁酯。     

海洋细菌生产力调控机制研究进展

综述了海洋细菌生产力的生态学意义,细菌生产力在海洋生态系统能量流动中具有重要作用;介绍了国内外的研究进展,我国细菌生产力的研究主要集中在东海、黄海海域,而面积最大的南海研究尚少。分析了海洋细菌生产力的调控机制,温度、DOM、无机营养盐﹑微型浮游动物摄食等都对其产生影响,海水中的DOM主要由可溶性糖类和可溶性氨基酸组成,不同种类的细菌对DOM的吸收并不一致,海水温度直接影响细菌的新陈代谢能力,对细菌生产力大小产生很大影响,浮游动物的摄食对细菌生物量产生抑制作用,但浮游动物在摄食中通过DOM的释放和对无机盐的再生,在海洋生态系统的物质循环也起到了重要作用,一定程度上提高细菌的生产活性。在不同海域不同的因子起到不同的调控作用。     

海洋病毒——海洋生态系统结构与功能的重要调控者

摘要：作为海洋生态系统中的重要成员,海洋病毒在调节海洋生态系统中的群落结构、种群数量、物质循环、生物间遗传物质的转移以及气候变化等方面起着重要的作用。本文概述了近年来对海洋病毒的研究进展,讨论了海洋病毒对海洋生态系统结构和功能的重要调控作用,并对海洋病毒的研究前景进行了展望。     

徐闻珊瑚礁自然保护区可培养富脂海洋微藻的生物多样性

从徐闻珊瑚礁自然保护区(20°10′–20°27′N, 109°50′–109°24′E)潮间带采集海水和泥沙样品, 用f/2-medium 培养液富集培养其中的海洋微藻, 采用基于96 孔板的“稀释分配”结合“微吸管剔除”的方法分离培养海洋微藻, 采用微藻形态学观察、18S rDNA 序列分析及其系统进化树构建的方法分析鉴定分离培养的藻株, 采用尼罗红染色法检测和分析海洋微藻细胞中的脂质。目的就是要分析研究徐闻珊瑚礁自然保护区潮间带可培养富脂海洋微藻的生物多样性, 为富脂海洋微藻的研究开发奠定基础。结果分离、培养、鉴定并储藏了118 株海洋微藻(Genbank 登录号为KU561102 ~ KU561219),含48 个种, 分布于硅藻门(Bacillariophyta)、绿藻门(Chlorophyta)和定鞭金藻门(Haptophyta) 3 个门的6 纲、22 目、24 个科、28 个属。其中, 有37 株为富脂微藻, 含22 个种, 分布于硅藻门和绿藻门2 个门的4 纲、11 目、12 个科、16 个属; 优势属为双眉藻属(Amphora), 含22 株,占分离培养藻株的18.6%; 含脂量最高的种群为辐节藻属(Stauroneis), 含Stauroneis anceps, Stauroneis gracilior, 和2 株Stauroneis kriegeri, 共4 株海洋微藻。这表明徐闻珊瑚礁自然保护区潮间带可培养的富脂海洋微藻的物种丰富多样, 可能是发掘多不饱和脂肪酸和生物柴油的理想资源。     

不同培养条件对海洋微藻多糖含量的影响

通过对不同培养条件下四种海洋微藻胞内多糖含量的测定,系统地研究了光照时间、温度、ＣＯ２的通入量及营养盐对微藻胞内多糖的影响,以探索其优化条件。     

海洋生态系统服务的产生与实现

在阐述海洋生态系统服务内涵的基础上,分析了海洋生态系统服务的产生过程和实现途径,将海洋生态系统每一组分和(或)功能与其所提供的服务联系起来,给出了从每种组分和(或)功能到相应的服务所经过的生理生态过程.结果表明,海洋生态系统的服务一部分是生物组分和(或)系统整体直接提供,另一部分是通过系统功能产生.系统内的各种生理生态过程不直接产生服务.服务的实现包括海洋生态系统途径和海洋生态经济系统途径两种.     

海洋微藻脂肪酸去饱和酶

海洋微藻中富含多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid,PUFA),在部分微藻中ω3 PUFA的量可达其总脂肪酸的30%～50%。而且微藻油具有鱼油所不可比拟的健康优势,也是唯一得到美国食品与药物管理局(FDA)认可的儿童DHA(二十二碳六烯酸)补充剂来源。由于用培养微藻来提取、纯化PUFA受到现有生产工艺的限制,使微藻油在国际食品(尤其是高质量食品)及保健品市场上供不应求。微藻脂肪酸去饱和酶(fatty aciddesaturase,FAD)是微藻PUFA合成的关键酶类,所以对微藻FAD的深入研究无疑将促进PUFA资源的合理开发和利用。     

Individual and interactive effects of ocean acidification,global warming,and UV radiation on phytoplankton

Rising carbon dioxide (CO₂) concentrations in the atmosphere result in increasing global temperatures and ocean warming (OW). Concomitantly, dissolution of anthropogenic CO₂ declines seawater pH, resulting in ocean acidification (OA) and altering marine chemical environments. The marine biological carbon pump driven by marine photosynthesis plays an important role for oceanic carbon sinks. Therefore, how ocean climate changes affect the amount of carbon fixation by primary producers is closely related to future ocean carbon uptake. OA may upregulate metabolic pathways in phytoplankton, such as upregulating ß-oxidation and the tricarboxylic acid cycle, resulting in increased accumulation of toxic phenolic compounds. Ocean warming decreases global phytoplankton productivity; however, regionally, it may stimulate primary productivity and change phytoplankton community composition, due to different physical and chemical environmental requirements of species. It is still controversial how OA and OW interactively affect marine carbon fixation by photosynthetic organisms. OA impairs the process of calcification in calcifying phytoplankton and aggravate ultraviolet (UV)-induced harms to the cells. Increasing temperatures enhance the activity of cellular repair mechanisms, which mitigates UV-induced damage. The effects of OA, warming, enhanced exposure to UV-B as well as the interactions of these environmental stress factors on phytoplankton productivity and community composition, are discussed in this review.     

干扰对动物传播森林植物种子有效性影响的研究进展

干扰在森林生态系统中普遍存在,并影响森林的更新和演替.动物传播种子是种子更新的必经阶段,其对森林干扰的响应在一定程度上能够预测未来的森林群落组成和结构变化,对于明确森林演替方向具有重要意义.本文论述了森林干扰对动物传播种子有效性(包括动物传播种子的数量和质量)影响研究的生态学意义,全面揭示了自然干扰(火干扰、林窗干扰等)和人为干扰(生境破碎化、狩猎、采伐等)对动物传播种子数量、传播距离以及传播后幼苗更新影响的研究进展,指出干扰通过影响动物种群动态,进而造成动物传播种子数量发生了改变,动物传播种子的距离对干扰的响应基本表现出轻微负相关;干扰对传播后幼苗更新的影响结果因干扰类型的不同而复杂多变,干扰迹地环境因子的变化也影响着传播后的种子萌发和幼苗更新.干扰对动物传播种子有效性影响研究中存在的问题,主要表现为火干扰迹地恢复过程、增益性的干扰(如抚育、间伐、林窗)等对种子传播有效性影响研究的匮乏,以及忽略了温带森林内的干扰对动物传播种子的影响等.今后,应开展干扰对种子传播有效性的长期研究;对于干扰多发地带的森林,应高度重视增益性干扰影响动物传播植物种子的研究.     

单细胞原生生物在海洋碳汇研究中的重要性和展望

海洋是地球上最大的碳库,通过对CO~2的固定以及与大气物质和能量的交换,海洋对全球气候的变化起到关键的调控作用。随着全球气候变化的加剧,增加海洋碳汇已经成为应对全球气候变化的热门研究课题和主要途径之一。海洋微型生物在海洋的固碳过程及碳循环中起到关键的作用,对海洋碳汇意义重大。本文综述了一类重要的海洋微型生物——单细胞原生生物在海洋碳汇研究中的重要性,分析了其中的代表——网粘菌门(Labyrintholomycota)原生生物在海洋碳循环和次级生产中的意义,并从清楚地认识海洋碳汇的过程和机制方面,提出未来该领域急需解决的科学问题和可能的研究方案,为丰富海洋碳汇研究的生物学基础提供理论依据。     

海河流域水体沉积物碳、氮、磷分布与污染评价

从全流域尺度上研究海河流域水体沉积物碳、氮、磷元素含量与分布特征,对研究海河流域水环境污染现状具有重要意义.本研究采集海河流域河流与水库163个表层沉积物(0～10 cm)样品,测定沉积物有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)的含量,运用有机指数与有机氮方法评价沉积物污染状况.结果表明: 海河流域沉积物TOC、TN、TP含量具有较大的空间异质性,下游平原区明显高于山区,北四河下游平原、黑龙港及运东平原含量较高,永定河山区、北三河山区、滦河流域含量相对较低,河流沉积物TOC含量显著高于水库沉积物,而TN、TP含量与水库沉积物没有显著差异.TN与TOC、TP含量呈显著正相关(r=0.704,P<0.01;r=0.250,P<0.01).全流域有机指数总体属于“较清洁”水平,北四河下游平原总体已接近有机污染水平.全流域有机氮总体处在“尚清洁”水平,北四河下游平原、黑龙港及运东平原流域存在有机氮污染.海河流域河流、水库沉积物具有相似的污染强度.沉积物C/N平均值为12.71,表明TOC多来源于藻类等浮游动植物,其次是高等植物,水库C/N值比河流高,陆源物质输入对水库沉积物TOC的贡献比对河流大.     

海洋酸化效应对海水鱼类的综合影响评述

人类活动引起的大气CO2浓度的升高,除了使全球温度升高外,导致的另一个严重生态问题——海洋酸化(Ocean acidification,OA),受到社会各界包括科研界的高度重视,该领域的大部分研究结果都是在近十年才发表出来的,目前还有很多需要解决的问题。海洋酸化的研究涉及到很多学科的交叉包括化学、古生物学、生态学、生物地球化学等等。在生物学领域,海洋酸化主要围绕敏感物种,例如由碳酸钙形成贝壳或外骨骼的贝类,珊瑚礁群体等。鱼类作为海洋脊椎动物的代表生物类群,自身具有一定的酸碱平衡调节能力,但相关海洋酸化方向的研究并不是很多。尽管人们对于海洋酸化对鱼类的影响了解甚少,这并不说明海洋酸化对鱼类没有作用或者效应小,在相关研究逐步展开的同时,发现鱼类同样受到海洋酸化的危害,几乎涉及到鱼类整个生活史和几乎大部分生理过程,尤其是早期生活史的高度敏感。因此就目前国内外对此领域研究结果做综述,以期待业界同行能够对海水鱼类这个大的类群引起重视。     

海洋酸化对海洋鱼类行为的影响及机制研究进展

自工业革命以来,在人类活动的影响下,大气CO_2浓度持续增加,其中有大约1/3被海洋吸收,造成海水pH值降低和碳酸盐平衡体系的波动,即"海洋酸化"现象(Ocean Acidification)。据联合国政府间气候变化专门委员会预测,如果以当前速率排放CO_2,到21世纪末表层海水的pH值将降低至7.7—7.8,而到2300年将降低至7.3—7.4。作为鱼类对外界刺激最直接的反应,行为在鱼类的繁衍、捕食、避敌等过程中发挥着关键作用。基于此,海洋酸化对海洋鱼类行为的影响受到了越来越多关注。现有研究结果显示海洋酸化不仅会显著干扰包括嗅觉、听觉、视觉在内的感官功能,还将对神经生理功能和细胞信号传导等过程产生不利影响,从而影响海洋鱼类的捕食、逃避捕食、行为侧向化、栖息地识别与选择和集群等行为。行为异常将直接损害鱼类种群的生存与繁衍,继而威胁海洋生态系统的稳定和功能。我国海岸线漫长,海域辽阔,鱼类资源丰富,鱼类捕捞和养殖业发达。但与国外相比,国内此类研究十分匮乏,仅见零星报道。这种现状极大的制约了我国相关应对策略的制定,对我国海洋生态保育和渔业发展非常不利。此外,当前的研究也存在研究范围窄、研究手段不合理、行为效应、潜在机制及生态风险考察不足、研究结果难以整合等问题亟待改进。为此,研究对国内外相关研究进展进行了梳理和总结,并对未来的研究进行展望,以期弥补上述缺憾,促进国内相关研究的广泛开展。     

Similar controls on calcification under ocean acidification across unrelated coral reef taxa

Ocean acidification (OA) is a major threat to marine ecosystems, particularly coral reefs which are heavily reliant on calcareous species. OA decreases seawater pH and calcium carbonate saturation state (Ω), and increases the concentration of dissolved inorganic carbon (DIC). Intense scientific effort has attempted to determine the mechanisms via which ocean acidification (OA) influences calcification, led by early hypotheses that calcium carbonate saturation state (Ω) is the main driver. We grew corals and coralline algae for 8–21 weeks, under treatments where the seawater parameters Ω, pH, and DIC were manipulated to examine their differential effects on calcification rates and calcifying fluid chemistry (Ω_cf, pH_cf, and DIC_cf). Here, using long duration experiments, we provide geochemical evidence that differing physiological controls on carbonate chemistry at the site of calcification, rather than seawater Ω, are the main determinants of calcification. We found that changes in seawater pH and DIC rather than Ω had the greatest effects on calcification and calcifying fluid chemistry, though the effects of seawater carbonate chemistry were limited. Our results demonstrate the capacity of organisms from taxa with vastly different calcification mechanisms to regulate their internal chemistry under extreme chemical conditions. These findings provide an explanation for the resistance of some species to OA, while also demonstrating how changes in seawater DIC and pH under OA influence calcification of key coral reef taxa.     

Tonsil-derived stem cells as a new source of adult stem cells

Located near the oropharynx, the tonsils are the primary mucosal immune organ. Tonsil tissue is a promising alternative source for the high-yield isolation of adult stem cells, and recent studies have reported the identification and isolation of tonsil-derived stem cells (T-SCs) from waste surgical tissue following tonsillectomies in relatively young donors (i.e., under 10 years old). As such, T-SCs offer several advantages, including superior proliferation and a shorter doubling time compared to bone marrow-derived mesenchymal stem cells (MSCs). T-SCs also exhibit multi-lineage differentiation, including mesodermal, endodermal (e.g., hepatocytes and parathyroid-like cells), and even ectodermal cells (e.g., Schwann cells). To this end, numbers of researchers have evaluated the practical use of T-SCs as an alternative source of autologous or allogenic MSCs. In this review, we summarize the details of T-SC isolation and identification and provide an overview of their application in cell therapy and regenerative medicine.     

莱州湾滨海柽柳林湿地植被碳储量的分布特征及其影响因素

莱州湾南岸的柽柳林湿地是我国北方现存面积最大的柽柳林滨海湿地,也是我国“南红北柳”生态工程的重要组成部分.本文基于2014年8月在昌邑海洋生态特别保护区的调查资料,研究了该湿地植被生物量、碳储量的空间分布特征及其影响因素.结果表明: 该湿地植被生物量为949.0 g·m^-2,植被碳储量为393.1 g·m^-2,基本呈中部高、东西部低的分布特征;植被各部分生物量、碳储量均表现为:地上部>地下部>凋落物.该区域主要有柽柳、碱蓬2个单优群落和4个混生群落,植被碳储量以柽柳群落最高,混生群落居中,碱蓬群落最低.受北部潮间带防潮坝的影响,表层土壤的含水量和电导率均不高,土壤盐分不是植被碳储量的主控因子,植被碳储量主要受土壤的营养盐状况(全氮和全磷)和粒径结构(粉粒含量)的影响.土壤水文条件的改变造成了植被群落的演替,在由耐盐群落(盐地碱蓬群落)向轻耐盐群落(茵陈蒿群落、狗尾草群落等)的演替过程中,植被碳储量增大.     

海洋酸化生态学研究进展

工业革命以来,人类排放的大量二氧化碳引起温室效应的同时,也被海洋吸收使得全球海洋出现了严重的酸化。海洋酸化及伴随的海水碳酸盐化学体系的变化对海洋生物产生深远的影响。以海洋酸化对钙化作用和光合作用的影响为重点,总结了近年来关于海洋酸化的研究,介绍了海洋中不同生态系统对海洋酸化的响应。一方面,海水中CO23-浓度和碳酸钙饱和度的降低对海洋钙化生物造成严重损害,生活在高纬的冷水珊瑚和翼足目等文石生产者是最早的受害者;贝类和棘皮动物在钙化早期对海洋酸化尤其敏感,其幼体存活率受到海洋酸化的严重制约。另一方面,CO2浓度的增加能促进海洋植物的光合作用和生长,增加初级生产力,改变浮游植物的群落组成。此外,海洋酸化可以促进固氮和脱氮作用同时削弱硝化作用,改变溶氧浓度分布和金属的生物可利用性,从而对海洋生物产生间接影响。海洋酸化对海洋生态系统的影响机制复杂,影响程度深远。为了能准确的评估海洋酸化的生态学效应,需要更全面深入的研究。