人类活动对广西合浦海草床服务功能价值的影响

近年来,中国海草生态系统受到严重破坏。本文以广西合浦海草床生态系统为例,采用1980—2005年当地统计资料,综合运用生态经济学的基本理论,以海草床的食物生产、调节大气、生态系统营养循环、净化水质、维持生物多样性和科学研究功能作为指标体系,对人类活动造成合浦海草床生态系统的价值损失进行了初步估算。结果表明,从1980—2005年,合浦海草床由于人类活动造成的价值损失为34657.95万元,损失率为71.97%。直接利用价值增加了4452.88万元,而间接利用价值损失为39110.83万元,损失率高达81.82%。说明人类对合浦海草床的开发利用强度增大趋势明显。     

濒危海草贝克喜盐草在海南东寨港的分布及其群落基本特征

贝克喜盐草( Halophila beccarii)是当前全球面临灭绝风险的10种海草之一,被国际自然保护联盟( IUCN)列为易危( VL)种。由于贝克喜盐草生境的特殊性(受涨退潮影响的潮间带)及个体十分纤小且易被沉积物覆盖,加之种群更新速率极快,导致通常难以被发现。据报道,贝克喜盐草仅在我国的广西、广东、台湾、香港、福建和海南6个省(区)有小面积的分布。该研究首次报道了位于海南东寨港的贝克喜盐草海草的分布、群落基本特征以及生境概况。结果表明：与国内其它地区的贝克喜盐草相比,调查期间东寨港的贝克喜盐草面积较大,为15.4 hm2;密度适中,为(10394±576)茎.m-2;覆盖度较低,为~5％;生物量较低,总生物量仅(9.224±1.151) gDW.m-2,地上生物量为(2.339±0.245) gDW.m-2,地下为(6.886±1.055) gDW.m-2,地上与地下生物量之比值较低(0.34);叶片较小,叶长为(4.83±0.87) mm,叶宽为(1.44±0.21) mm,调查时在植物体上未发现有花或果,但在沉积物中发现有一定数量的贝克喜盐草种子(2105±664)粒.m-2。该研究区的海水受到一定程度的水体污染。建议海南东寨港国家级自然保护区在今后的管理工作中,应把海草也作为重点保护对象。     

微生物参与海草床元素循环及其生态修复功能

海草是分布在全球海岸带的沉水被子植物,与周围环境共同形成的海草床生态系统是三大典型海洋生态系统之一,具有十分重要的生态功能。20世纪以来,全球海草床衰退严重,研究海草床的生态修复迫在眉睫,现有修复方法未能足够重视微生物在海草床中的重要作用。本文综合阐述了微生物在海草床生态系统有机物矿化和营养流动过程中起到的作用,分析了微生物驱动下的海草床水体与沉积物之间的元素循环,提出了人类活动引起海草床退化的原因,总结了海草床微生物的系统研究方法,并在此基础上提出从微生物生态的角度修复海草床的新思路。     

海草生态学研究进展

海草床生态系统是生物圈中最具生产力的水生生态系统之一,具有重要的生态系统服务功能。作者根据海草生态学及相关领域的最新研究进展,对世界范围内海草床的空间分布、海草床的生态系统服务功能以及外界因素对海草床的影响等研究进展进行了综述。海草床生态系统服务功能主要包括净化水质、护堤减灾、提供栖息地和生态系统营养循环等。对海草床影响较大的外界环境因素包括盐度、温度、营养盐、光照、其他动物摄食、人类活动和气候变化等。海草普查、海草生态功能研究,影响海草床的主要环境因素,海草修复研究等将是我国海草研究的主要方向。     

海草床生态系统的退化及其恢复

海草床是生产力和生物多样性最高的典型海洋生态系统之一,目前全球海草床呈现退化趋势,自然干扰和人类活动的负面影响是其退化原因,以后者为主.海草退化的生理生态机制主要是光合作用速率、光合色素荧光强度和含量、酶活性等生理生态指标在胁迫(高温、光照、盐度、污染物等)下发生显著变化.海草床监测和保护计划已经在局部区域取得成效,使部分海草床得到恢复.中国的海草床恢复研究重点应放在生物多样性保护、海草移植和海草床生态系统服务价值评估.     

喜盐草属在中国香港特别行政区的新记录及分类补注

报道小喜盐草Halophila minor (Zoll.) den Hartog在香港的首次记录, 同时也是除沿海岛屿(海南及南沙群岛)以外中国大陆的首次记录。喜盐草属在中国最早的记录可追溯至1856年(香港九龙湾), 包括喜盐草H. ovalis及贝克喜盐草H. beccarii在内, 目前已知3种喜盐草属植物分布香港。尽管从前小喜盐草及圆叶喜盐草H. ovata曾作同种处理, 现已有最新证据清楚区别这两种喜盐草(本文证实圆叶喜盐草不产香港)。因本属的世界分布及分类最近已被全面修订, 使得准确鉴别各种喜盐草成为可能。香港的海岸面对高速发展, 海草的保育尤需关注。     

海草床育幼功能及其机理

海草床是近岸海域中生产力极高的生态系统,是许多海洋水生动物的重要育幼场所。从生物幼体的密度、生长率、存活率和生境迁移4个方面阐述海草床育幼功能,并从食源和捕食压力两个方面探讨海草床育幼功能机理。许多生物幼体在海草床都呈现出较高的密度、生长率和存活率,并且在个体发育到一定阶段从海草床向成体栖息环境迁移。丰富的食物来源或较低的捕食压力可能是海草床具有育幼功能的主要原因,但不同的生物幼体对海草床的利用有差异,海草床育幼功能的机理在不同环境条件下也存在差异。提出未来海草床育幼功能的重点研究方向:(1)量化海草床对成体栖息环境贡献量;(2)全球气候变化和人类活动对海草床育幼功能的影响;(3)海草床育幼功能对海草床斑块效应和边缘效应的响应,以期为促进我国海草床育幼研究和海草床生态系统保护提供依据。     

海南岛海菖蒲种群克隆多样性和遗传结构

海草是生长在潮间带和潮下带的单子叶植物,由海草植物组成的海草床是生态系统服务价值最高的生态系统之一.然而,近几十年人类活动干扰、全球气候变化等因素导致海草床衰退严重.海菖蒲是分布于热带、体型最大的雌雄异株海草,我国位于该物种的分布北缘,本文对其克隆多样性和遗传结构进行研究,以期为该海草的保护提供参考.采用4对多态微卫星标记对采自海南岛4个地点的现存海菖蒲种群的样品进行基因型分型.结果表明:海菖蒲种群克隆多样性和遗传多样性较低,这与所研究种群处于分布区北缘有关;种群间遗传分化值范围较大(0.073~0.309),这可能是由于分布于不同港湾的种群间距离范围较大以及局域绝灭/再拓殖的遗传漂变效应所致;各种群未发现近期经历种群瓶颈的信号,很可能是由于种群内遗传多样性已经很低,种群减小未能导致遗传多样性明显降低.根据种群遗传特征,提出了重点保护种群的建议,鉴于目前我国海菖蒲等海草快速衰退的局面,应强化海草保护并实施海草床生态恢复.     

功能微生物菌剂对泰来草生长的促生效应研究

目前海草床衰退严重, 海草生态系统的修复是海洋生态修复面临的重要问题。利用海洋喜盐草根际固氮菌(星箭头菌, Sagittula stellate)和喜盐草根际溶磷菌(芽孢杆菌, Bacillus aryabhattai)制成海洋微生物复合菌剂, 研究菌剂的添加对泰来草生长的影响。根据泰来草根的生长速率、叶片的生长速率、叶绿素含量、最大光量子产率(Fv/Fm)监测泰来草的生长情况。结果表明, 单纯加入固氮菌剂对泰来草叶片的生长速率、Fv/Fm、叶绿素含量具有显著促进作用, 其中叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素浓度比对照组分别提高39.75%、39.46%、39.67%, 叶片的生长速率比对照组增加44.26%; 复合菌剂处理后的泰来草根的长度和数量、Fv/Fm、叶片的生长速率都显著增加。研究表明海草养殖缸中加入固氮菌剂影响泰来草叶片生长速率和光合作用, 但不影响泰来草根的生长; 加入固氮溶磷复合菌剂同时促进泰来草根和叶的生长和光合作用。     

海草生态系统的固碳机理及贡献

由海草、红树林、盐沼草等植被组成的滨海和海洋生态系统是地球中高效的碳汇热点,它们所固定的碳被称为"蓝碳".作为全球生态服务功能价值最高的生态系统之一,海草生态系统所固定的碳是蓝碳里的重要组成部分.高生产力、高效过滤及高稳定性造就了海草生态系统巨大的固碳能力,进而对全球碳循环具有深刻影响.然而,人为影响以及全球气候变化使全球海草床加速衰退,成为地球生物圈中退化速度最快的生态系统之一.当前,国内外对海草床等滨海生态系统固碳能力的关注、研究深度与广度仍远远不足,对全球海草固碳的评估仍存在诸多不确定性.为了能更准确地评估全球海草床的碳埋存,一些基础性的科学问题应优先考虑:1)全国和全球海草的准确分布面积;2)不同海草优势种类或不同地域的海草床碳汇能力的差异;3)人为干扰和全球气候变化对海草生态系统碳捕获和碳埋存的影响.     

海草床恢复研究进展

海草床是热带和温带重要的海洋生态系统,是许多海洋动物的栖息地、生存场所和食物来源地,具有重要的生态系统服务价值。20世纪以来,全世界的海草床衰退严重,仅1993年到2003年间约有2.6×104km2消失,达到15%,开展海草床的生态恢复已迫在眉睫。总结了海草床衰退的原因及恢复的主要方法。海草床衰退的原因包括自然灾害和人类活动的影响。海草床恢复的方法包括生境恢复法、种子法和移植法。移植法是目前最常用的方法,可分为草皮法、草块法和根状茎法。比较了各方法的优缺点,即(1)生境恢复法投入少、代价低,但周期长;(2)种子法破坏小,但种子难收集、易丧失、萌发率低;(3)草块法成活率高,但对原海草床有破坏作用;(4)根状茎法节约种源,但固定困难。因此,海草床恢复的具体方法取决于种源地、移植地及恢复的目标。我国的海草研究与恢复尚处在起始阶段,移植法应是目前我国海草床恢复的首选方法。就未来我国海草恢复的关键技术和研究重点提出了建议。     

海草场生态系统及其修复研究进展

海草场能够提供重要的生态系统服务。自20世纪末以来,由于人类活动和自然灾害的影响,全球范围内的海草场出现了急剧衰退,由此也促进了海草场生态系统的研究以及海草场人工修复技术的发展。近年来,针对海草场生境流失的现状,中国也开始开展海草场修复工作。从以下方面进行论述:(1)海草的种类、分布,海草场生态系统功能及其生态系统服务:与陆地系统相比,全球海草物种多样性较低,了解海草的分布特征有助于通过了解海草如何适应当地环境压力,以揭示海草适应环境的能力;海草场提供重要而广泛的自然生态系统服务,特别是在维护近岸生态系统健康和满足人类需求过程中起到重要的作用;(2)海草场的衰退及其原因:认识并缓解人类压力对海草场的危害是促进海草场生态系统可持续发展的重要一环;(3)国内外海草场修复现状:以此阐明海草场修复原理,为海草场修复提供科学的方法;(4)总结与讨论:基于科学研究背景,为中国海草场生态系统保护和修复提出建议。海草场的修复和保护应当相辅相成,并与我国海岸长远规划相结合,以此推动我国海草场生态系统服务的可持续发展。     

海草床中的海草-草食动物相互作用

海草及草食动物间的相互作用是影响海草生态系统结构及功能的重要因素。本文综述了海草床中植物-草食动物相互作用的研究进展,重点聚焦于以下几方面:(1)海草对草食动物的防御作用:抵抗策略和忍受策略;(2)草食动物对海草防御的适应,如补偿摄食;(3)海草与草食动物间积极的相互作用包括:草食动物可以调控海草群落的组成、调节年龄结构、控制附着生物和增强海草对水体富营养化的耐受力及海草床为草食动物提供良好的庇护条件。对海草床中海草-草食动物相互作用提出了研究展望,包括营养质量和化学防御对不同类型草食者草食模式的影响,草食者对植物化学、形态学、繁殖生物学和种类组成的影响以及植物和草食动物间直接和间接的相互作用。加强和完善海草床中海草-草食动物相互作用的研究,将有利于我们更加深入全面地认识了解海草床生态系统,使其更好地发挥生态服务功能。     

海草床种子扩散过程及种子库形成机制研究进展

海草是唯一一类可以完全生活在海水中的高等被子植物,具有重要的生态服务功能和巨大的经济价值。但受气候变化和人类活动的双重影响,海草床退化趋势日益严峻。海草床生态系统受到外界胁迫后的稳定性和恢复能力很大程度上依赖于有性繁殖即种子繁殖,当胁迫造成海草死亡等不可逆转的伤害时,通过沉积物种子库能够进行种群维持和自我更新,因此研究海草种子扩散过程及种子库形成机制对海草生态系统稳定性的维持具有重要意义。综述了海草生活史类型、种子繁殖特征、种子扩散过程及影响因素、种子库形成机制等。在此基础上总结了目前研究存在的几方面不足和未来展望：1)不同环境胁迫条件对海草有性繁殖努力的影响研究;2)海草种子二次扩散的影响因素和扩散机制研究;3)沉积物沉降和再悬浮对种子扩散和截留的影响研究;4)环境因素变化下种子库的潜在分布和海草适宜生境预测与模拟。本研究以期为海草床生态系统的保护恢复研究提供理论参考。     

渤海曹妃甸新发现的海草床及其生态特征

2015年10月通过对渤海曹妃甸海域的现场调查,在龙岛西北侧海域发现10 km2的大面积海草床,为中国黄渤海海域已发现的面积最大的海草床,主要种类为大叶藻(Zostera marina)。大叶藻种群在整个海草床呈斑块状分布,覆盖度为2.8±1.1%,茎枝密度为28.21±6.35~101.33±17.99 shoots·m~(-2);现存植株的叶片数量为2.00±0.00~4.70±0.64枚,株高15.20±5.84~62.10±7.34 cm,根状茎长2.67±1.70~22.20±3.92 cm,根长3.67±2.36~8.00±1.90 cm。单位面积海草的生物量为100.48±47.16 g DW·m~(-2),估算其总生物量为1.0×0~6kg(干重)。海草床内有丰富的游泳动物和底栖生物,尤其是仔稚鱼、稚幼贝、鱼类和蟹类资源十分丰富。该海草床海草的覆盖度和茎枝密度相对较低、分枝较少,每棵植株叶片数量较少,说明海草退化现象较严重,这除了季节因素外,还可能与过度的人类活动干扰有关。本文首次报道了渤海曹妃甸附近海域海草的种类、地理分布及其生态特征,可为进一步研究与保护该区域海草床生态系统提供基础。     

广西三种主要海草的茎叶解剖结构研究

利用光学显微镜观察了分布于广西北部湾沿岸的三种主要海草(矮大叶藻、二药藻和喜盐草)的茎叶解剖构造。结果表明：(1)三种海草的叶片结构和根状茎均有发达的气腔组织,叶肉及皮层细胞数量较少,且胞间隙明显;(2)叶肉及皮层中夹杂有纤维群,皮层薄壁细胞均有不同程度的木质化现象;(3)维管束结构简化,主要起机械支持作用而非输导功能。这些特征反映出矮大叶藻、二药藻和喜盐草对海洋环境中海浪和潮汐冲击、光等胁迫的高度适应。     

黄渤海海草分布区日本鳗草根际微生物群落结构特征及其功能分析

日本鳗草(Zostera japonica)是亚洲特有的海草种类,具有重要生态价值。近年来,黄渤海海草分布区中的日本鳗草海草床持续退化,引起了研究人员的广泛关注。【目的】基于根际微生物的分布与日本鳗草的健康生长密切相关的设想,本文旨在探究黄渤海海草分布区日本鳗草根际细菌群落结构多样性并分析其与海草健康生长的内在联系。【方法】选取黄渤海海草分布区中东营、威海、大连3个地点的日本鳗草根际与非草区表层沉积物,采用高通量测序技术(Illumina HiSeq PE300)解析根际微生物群落特征,并结合相关环境参数分析其环境功能。【结果】日本鳗草根际表层沉积物中主要存在的细菌类群有:变形菌门(Proteobacteria)所占比例为41.1%,蓝细菌门(Cyanobacteria)占15.4%,拟杆菌门(Bacteroidetes)占12.6%,放线菌门(Actinobacteria)占9.3%。不同地点之间以及样品类型(海草床根际与非根际)之间的微生物群落存在显著差异,主要表现为根际富含硫酸盐还原菌和固氮菌。环境因素:TN (total nitrogen)、TC (total carbon)、TOC (total organic carbon)、黏土(Clay)、砷(As)与根际群落组成与分布显著相关。【结论】从功能的角度来看,不同地点、不同样品类型之间的差异物种多与硫、氮代谢相关,硫酸盐还原菌对维持日本鳗草的生态健康起关键作用;日本鳗草根际微生物群落分布与环境因子、空间分布有一定相关性。     

海草与其附生藻类之间的相互作用

海草床是滨海湿地中重要的生态系统,近年来世界范围内出现大面积的海草床衰退,水体富营养化引发附生藻类的大量繁殖是其中的一个主要原因。本文综述了近20年来关于海草与其附生藻类之间相互作用的研究进展,包括海草床中附生藻类的地位及其积极作用,附生藻类与海草的物质交换关系,附生藻类对海草的影响（主要是光利用限制和营养物质利用限制）。对海草床中海草-附生藻类群落复杂的生态关系提出了研究展望,包括海草与其附生藻类的物质交换机制,海草与其附生藻类对营养物质利用的竞争关系,附生藻类生物量分别对海草可利用光和光合作用能力的削弱关系,海草与附生藻类对海草床初级生产力的贡献随环境因子的变化关系,通过原位观测数据的积累建立海草生长与生物作用的模型等。     

一株海草沉积物菲降解菌的筛选、鉴定和降解特性

【背景】多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)是一类高毒性的有机污染物,在海洋环境尤其是沿海环境中广泛分布。海草床生态系统作为沿海环境的重要组成部分,深受环境污染等人类活动的影响而处于严重衰退的状态。微生物修复是修复环境中多环芳烃污染的重要途径,具有经济简便、环境友好和无二次污染等特点。【目的】从深圳市大亚湾的海草床沉积物中筛选获得高效多环芳烃降解菌,并分析其降解特性,从而探究海草床生态系统中多环芳烃污染物的微生物修复可行性。【方法】以多环芳烃菲为唯一碳源从海草床沉积物样品中筛选菌株,再通过形态学观察、生理生化实验和16SrRNA基因序列对筛选的菌株进行鉴定,并利用特定引物扩增多环芳烃降解的功能基因——双加氧酶(nidA)基因,最后通过培养实验分析该菌株对菲的降解特性。【结果】筛选出一株高效降解菲的菌株SCSIO 43702,经鉴定为玫瑰杆菌属(Roseovarius)的潜在新菌,并成功扩增得到双加氧酶相似(nidA like)基因;培养实验结果表明,玫瑰杆菌SCSIO 43702在10 d内对100 mg/L菲的降解率最高可达96%,而且其对菲的最适降解条件为:温度30°C、pH值7.5和8.0、盐度3%。【结论】玫瑰杆菌SCSIO 43702凭借其良好的菲降解能力和较强的环境适应性,具有进一步被开发为微生物菌剂以用于多环芳烃污染修复的巨大潜力,为海草床生态系统中多环芳烃污染的微生物修复研究提供了理论依据和可利用的微生物资源。     

生态系统受威胁等级的评估标准和方法

生态系统受威胁等级评估是认识生物多样性丧失的重要手段.在2008年的第四次世界自然保护大会上,国际自然保护联盟(IUCN)成立专门工作组,着手建立类似于物种灭绝风险的定量评估方法,对生态系统受威胁等级进行评估.最终的目标是在局地、区域和全球尺度上确定生态系统的受威胁等级,建立生态系统红色名录.在制定生物多样性保护策略时,生态系统红色名录与物种红色名录可作为互补.目前,生态系统受威胁等级评估方案的评估依据包括4类:生态系统分布或生态系统功能短期衰退;生态系统分布或生态系统功能长期衰退;生态系统当前的分布狭窄、同时生态系统分布或生态系统功能衰退;生态系统当前的分布极狭窄.应用Rodríguez等(2011)建立的评估标准,基于文献记载的中国辽河三角洲4个生态系统1988年和2006年的面积,我们详细介绍了生态系统受威胁等级的评估过程.目前的评估方法面临挑战,生态系统分布范围和占有面积的估计应基于合理的空间尺度,同时还需建立合理的方法定量描述生态系统功能的变化.生态系统受威胁等级评估方案将提交2012年召开的世界自然保护大会讨论.