南极海洋生物肠道微生物研究进展

生物的胃肠道微生物数量众多,各种菌群之间互相制约,与宿主共同进化。南大洋作为一个巨大的生物资源库,繁衍生存着大量的生物,其生活环境的多样性及特殊性,使得其胃肠道微生物较为特殊,肠道微生物群落也进化到适应宿主的各种营养生活方式。从不同营养级具有代表性的南极海洋生物出发,以南极磷虾,鱼类,企鹅,海豹为主线,综述这些生物胃肠道微生物的研究概况以及相关研究方法的优势与局限性,以期揭示肠道微生物与宿主的关系,为更加有效开发利用微生物资源提供借鉴。     

南大洋极锋以南常见磷虾类生殖特性研究进展

磷虾是南大洋生态系统的基本组成部分,它们在南极海洋食物网中扮演着关键角色。磷虾可能是人类未开发的最大动物蛋白质来源,人类对磷虾资源开发的兴趣日趋增加,但目前关于这些种类的基础生物学,尤其是除南极大磷虾以外的其他磷虾类繁殖特性的了解极为匮乏。本文对已有相关研究进行梳理,揭示了不同种磷虾卵巢发育经历相似的生理步骤;磷虾卵母细胞大小存在区域性差异;通过观察第二性征和卵巢形态可以划分雌性磷虾的发育阶段;磷虾种间产卵期具有纬度差异,种内具有区域差异;多数调查发现样本中雌性磷虾个体占优。在此基础上,本文对今后的研究重点提出展望:1)加强南极大磷虾之外磷虾生殖特性的研究,探索磷虾生殖特点的季节性、区域性对磷虾环南极分布的影响;2)重点关注实验生物学研究,厘清磷虾的产卵次数及机制,以期准确估算繁殖力以评估磷虾资源开发可能产生的影响。     

近百年来南极磷虾分布冷热点的时空变动

为了分析南极磷虾分布时空格局的长期变动,利用1926—2016年南极磷虾密度数据,通过Getis-Ord G_i^*统计法和不规则三角网方法对该资源时空分布进行了热点分析,并比较了10年际热(冷)点的磷虾丰度、磷虾丰度占比以及热(冷)点区的面积,分析了热(冷)点区的时空变化。结果表明: 1926—1935年、1936—1945年均各存在1个核心热点区、次热点区和边缘热点区;1976—1985年各存在1个核心热点区、次热点区和边缘热(冷)点区;1986—1995年各存在2个核心热点区、次热点区、边缘热点区和1个次冷点区、边缘冷点区;1996—2005年各存在2个核心热点区、次热(冷)点区和边缘热(冷)点区;2006—2016年各存在2个次热点区、边缘热点区和1个次冷点区、边缘冷点区。这些热(冷)点多出现在南桑威奇群岛、南极半岛和普里兹湾西侧等周边海域。各年代热(冷)点的空间分布存在较大的差异,研究期间(1926—2016年)热点区内磷虾丰度、磷虾丰度占比以及面积总体上呈降低趋势,而冷点区内磷虾丰度、磷虾丰度占比呈现上升趋势,冷点区面积呈现下降趋势。通过构建不规则三角网测度热(冷)点范围大小,并采用95%置信度的热点分析是进行南极磷虾资源时空格局变动研究的可行方法。     

2018年夏秋季南设得兰群岛周边水域南极磷虾集群类型及其影响因素

南极磷虾是一种典型的集群性海洋生物,其集群特征为行为生态学研究领域的重要内容之一。南极磷虾在南设得兰群岛周围高度密集分布,然而磷虾集群形状和大小的机制解释仍存在较大的争议。基于南设得兰群岛周边水域收集的Simrad EK80声学数据,本研究利用Echoview V6.16软件,对声学数据进行了分析,并对磷虾集群特征进行了划分。通过主坐标分析(PCoA)检验了环境因素(表温和海况)以及时空因素对各类型磷虾集群产生的影响。结果表明:海况对磷虾集群影响较大,光照强度次之;块状小型集群的时空分布较广,夜间与白天均占有较高比例(>30%);小型集群更易出现在白天,而大型集群则更多出现在深夜;2月,磷虾集群与海况及纬度显著相关;3月,集群与时段显著相关;4月,集群与时段及海况显著相关。     

盐城海滨湿地盐沼植被对土壤碳氮分布特征的影响

在盐城海滨湿地不同植被带下采集土壤样品,研究了土壤有机碳和全氮的空间分布特征,分析了盐沼植物对湿地土壤碳、氮分布的影响.结果表明：在盐城海滨湿地,表层土壤中有机碳和全氮含量分别介于1.71～7.92 g·kg^-1和0.17～0.36 g·kg^-1之间,变幅较大,不同植被带之间存在显著差异,且各植被带表层土壤中有机碳、全氮含量均高于光滩.垂直方向上,各植被带土壤中有机碳、全氮的分布均呈自表向下逐渐降低的趋势,15 cm以下其含量基本保持稳定.土壤有机碳与全氮、碳氮比呈显著正相关,但全氮与碳氮比无显著相关性.     

鲣鱼（Katsuwonus pelamis）生物学研究进展

鲣鱼是金枪鱼渔业最为重要的目标鱼种之一,对鲣鱼的生物学研究是对其种群资源进行评估的基础。综述了国外学者对鲣鱼基础生物学研究的进展,从鲣鱼的年龄和生长、繁殖、摄食习性3个方面对以前的研究结论进行整理比较,并总结出所存在的不足及今后可能的发展方向,旨在为开展相关的鲣鱼生物特性研究及对鲣鱼资源的初步评估提供参考依据。     

中西太平洋鲣鱼的年龄鉴定和生长特性

鱼类的年龄和生长等生物学参数对于准确评估渔业资源非常重要.本文于2007年10月至2008年1月,利用围网渔船在中西太平洋海域采集了262尾鲣鱼样本,现场测定其叉长（278～746 mm）和体质量（345～9905 g）,并搜集第一背鳍鳍棘用于鉴定其年龄和生长状况.结果表明：鲣鱼叉长（L, mm）与体质量(M,g)的关系式为M=3.612×10^-6L^{3. 278} （R²=0.9782）,性别对其影响不显著（F=2.002,P>0.05）;经赤池信息量标准（AIC）评估,在幂函数、线性及指数3种回归关系中,线性回归模型最好地拟合了鲣鱼叉长与鳍棘截面半径之间的关系(AIC=2257.4);采用Fraser-Lee法求得的鲣鱼1～5龄平均逆算叉长分别为398.4、494.2、555.4、636.8和728.8 mm;经残差平方和分析,雌雄鲣鱼的生长状况间不存在显著性差异(F=0.670;df=182;P>0.05),推得鲣鱼von Bertalanffy生长方程为L_t=706.51(1-e^{-0.64(t+0.037)}).     

基于地统计分析西印度洋黄鳍金枪鱼围网渔获量的空间异质性

西印度洋公海海域是世界上围网黄鳍金枪鱼渔业的主要作业海域之一,根据印度洋金枪鱼委员会1999—2004年的1°×1°的各月黄鳍金枪鱼围网渔获量统计数据,采用地统计方法探索该海域黄鳍金枪鱼渔获量的空间异质性特征及其相关生态动力过程。进行了如下分析:(1)利用GIS制图观察渔获量的时空分布特征,发现其空间格局的变异受到的季节变化和年际变化共同影响,且前者明显强于后者。(2)采用地统计方法计算各月渔获量的空间异质性参数,并按照年际和季节情况分别进行了统计分析,发现渔获量的地统计参数值和变异函数模型有明显的季节和年际差异;渔获量的空间相关距离(变程)平均在1000nm左右,冬季要小于夏季;渔获量的空间变异函数模型主要为相关距离较大且空间依赖性较弱的指数模型;渔获量的空间结构方差比例(平均为65.82%)远大于随机性方差比例(平均为34.18%);渔获量在1°×1°尺度下具有明显的空间自相关性。(3)对地统计参数值和渔获量的相关关系研究,并探讨季节变化下渔获量的空间异质性特征与相关生态动力过程关系,发现各月渔获量随着空间总变异(基台值)增加而增加,两者存在强相关性;各月渔获量和南北和西北-东南向分维数值有一定相关性,意味着海洋动力过程在南北和西北—东南向过程越强,渔获量越低。西印度洋黄鳍金枪鱼围网渔获量的空间变异原因在于季风气候和ENSO循环过程引起的海洋流场、营养盐和温跃层等变化外在因素,以及围网捕捞方式和鱼类的行为方式的内在因素共同导致的。     

中西太平洋鲣鱼围网渔业资源的热点分析和空间异质性

中西太平洋是世界鲣鱼围网主要作业水域。基于我国渔船2005—2009年的中西太平洋鲣鱼围网生产数据,运用空间统计方法对该水域鲣鱼资源的空间自相关性和空间异质性特征进行分析,并结合海洋环境特征分析资源分布的热点区域。(1)通过常规统计学计算获得鲣鱼资源的偏态Sk、峰态数Ku、变异值Cv、s2/m和全局空间自相关Geary c系数,发现中西太平洋鲣鱼资源总体上是以低密度区域为主,高密度区域较少;鱼类资源密度值差异较大,资源表现出强烈集聚分布,总体的空间自相关性中等偏弱。(2)通过局部空间自相关的热点分析方法计算,发现局部空间自相关性较强,存在多个在统计学上通过显著性检验的资源热点和冷点。(3)通过地统计方法研究鲣鱼资源的空间变异性特征和方向变异时,空间自相关类型上最优模型是球形模型,鲣鱼资源密度各向同性,最大相关距离1000km左右。发现空间自相关引起的差异占整个差异的50%左右,为中等强度变异;在方向性变异上,主要体现在南北向上,其该向上结构性误差占67%,而东西向结构性误差占49%。这一结果和海洋环境的南北向上结构性远好于东西向结构性有关;从各方向的分维数看,数值介于1.876—1.9之间,数值较大,空间自相关较弱。(4)以资源热点区域作为区域性渔场,结合海洋温度和叶绿素场海洋环境特征,将中西太平洋鲣鱼资源分为3个不同的局部渔场,即2个暖池渔场,1个冷舌渔场。冷舌渔场由中东太平洋赤道上升流引起,在锋面地带提供了较为丰富的初级生产力,便于鱼类获得丰富的食物;暖池渔场靠近岛屿和陆地区域,近岸上升流系统提供了丰富的初级生产力。(5)将热点分析和渔场重心方法及栖息地指数的优缺点做了对比,建议以后采用空间残差模型深入研究空间自相关问题。     

南极磷虾种群生物学研究进展III-摄食

鉴于南极磷虾在南极食物网中所处的关键地位,其摄食活动对南大洋海洋生态系统有着极为重要的影响。南极磷虾食物组成因季节、空间等不同而存在差异,且摄食对象的分类和鉴别也存在着较大困难,选食机制目前尚有不同意见。本文从摄食对象、摄食方式、选食机制及摄食率等方面对近百年来南极磷虾摄食生态学研究进行了总结和归纳,以期为国内外学者开展相关研究提供基础信息,并为进一步开展其摄食生态学研究提供科学思路。