我国海洋大型底栖生物多样性研究及展望:以黄海为例

本文综述了我国海洋大型底栖生物生态学和生物多样性研究进展,指出在该领域已有的研究中以胶州湾、长江口、福建和浙江沿岸等海域研究较多,其他海域还需要加强.介绍了常规大型底栖生物群落研究(包括种类组成、栖息密度(丰度)、生物量、生物多样性、次级生产力、能量级等)中的研究方法,环境变化、环境污染、海洋工程建设等对大型底栖生物的影响等方面的主要研究成果和进展,并重点以黄海为例,列举了已有的主要调查项目和研究成果.我国已有的研究表明,渤海海域底栖动物区系简单,大型底栖生物共413种,种数在四个海区中最少,优势种主要是低温、广盐暖水种;年总平均生物量为19.83 g/m2,以软体动物占有绝对优势;年总平均栖息密度474个/m2,多毛类和软体动物为主要贡献类群.黄海大型底栖生物共853种,优势种为狭盐性北温带种;北黄海年总平均生物量为99.66 g/m2,以棘皮动物最高;南黄海年总平均生物量为27.69 g/m2,多毛类贡献量最高;北黄海年总平均密度为2,017.40个/m2,而南黄海只有88.67个/m2差异较大;北黄海大型底栖生物的总平均密度和生物量远高于其他海域.南黄海年平均次级生产力为4.98 g(去灰干重)/m2,两个高生产力区位于黄海冷水团两侧.东海共发现大型底栖生物l,300种,主要优势种类有45种,与黄海优势种生物之间有很大差别;东海平均生物量的季节变化不显著,基本趋势为春季＞冬季＞夏季＞秋季;东海各海域的年总平均生物量浙江海域(28.22 g/m2)＞长江口海域(15.55 g/m2)＞台湾海峡(8.98 g/m2);年总平均栖息密度为164个/m2,呈现由北向南逐渐增加的趋势.南海大型底栖生物共发现1,661种,明显高于渤、黄、东海,部分优势种类与东海相同,与黄海、渤海差别较大;年总平均生物量为20.06 g/m2,基本趋势为春季＞冬季＞秋季＞夏季,软体动物和棘皮动物为主要贡献类群;年总平均栖息密度为198个/m2,夏季＞春季＞冬季＞秋季,多毛类生物为主要贡献者.指出随着人类活动和全球气候变化对海洋环境的影响越来越剧烈,对海洋生物资源和生物多样性的保护显得尤为急迫,而对海洋大型底栖生物长期的变化规律、变化机理、未来变化趋势预测的研究,是探究海洋大型底栖生物生态服务功能,提出资源有效保护和合理开发建议,使之永续利用的基础和迫切任务.     

泉州湾大型底栖生物群落生态

泉州湾大型底栖生物有256种,其中多毛类66种,软体动物74种,甲壳动物77种,棘皮动物12种和其他动物27种。多毛类、软体动物和甲壳动物占总种数的84．76％。三者构成大型底栖生物的主要类群。春季、夏季、秋季和冬季4个季节平均生物量为23．13g/m^2,平均栖息密度为144个／m^2。数量组成,生物量以软体动物居首位10．28g/m^2,棘皮动物居第二位5．44g／m^2;栖息密度以软体动物占第一位78个／m^2,多毛类占第二位37个／m^2。泉州湾大型底栖生物主要有2个群落：群落Ⅰ。丝鳃稚齿虫一光滑河篮蛤-纹尾长眼虾群落;群落Ⅱ,中蚓虫-光滑河篮蛤-模糊新短眼蟹群落。泉州湾大型底栖生物群落出现一定扰动,主要在于群落的季节演替。     

长江口及毗邻海域大型底栖动物的空间分布与历史演变

于2005～2006年进行的4个航次调查中,分别对长江口及毗邻海域进行了大型底栖动物取样工作.4个航次共发现大型底栖动物330种,其中包括软体动物122种,多毛类83种,甲壳动物67种,棘皮动物23种,底栖鱼类28种,以及其它类群7种.调查区内大型底栖动物的平均栖息密度为(146.4 ± 22.3)个/m2,平均生物量为(12.8 ± 2.3) g/m2,平均香农指数、丰富度指数与均匀度指数分别为1.72 ± 0.16、1.37 ± 0.19、0.64 ± 0.04.研究表明,调查区内的底栖生物自西向东、由近岸向外海大致可分为3个等级:在最西侧的口内水域与杭州湾,底栖生物种类组成最为单调,生物多样性指数最低,群落结构极为脆弱;在紧邻该底栖生物贫乏带的东侧,也就是口外水域与舟山海区,底栖生物种类组成呈现复杂化,生物多样性指数较高,群落结构显著好于口内水域及杭州湾;在调查海域东南侧的近海区,底栖生物的种类组成最为复杂,生物多样性指数最高,群落结构最为稳定.近半个世纪以来,长江口冲淡水区大型底栖动物的总生物量未出现明显变化,其值在20 g/m2左右变动,但各生态类群的优势地位发生了显著更替.个体较小、生长周期较短的多毛类取代个体较大、生长周期较长的棘皮动物,成为目前冲淡水区最重要的优势类群.     

宁波大榭开发区北岸潮间带春季大型底栖动物群落格局

为了解宁波大榭岛潮间带春季大型底栖动物群落结构与数量分布,探讨自然环境因子和人类活动对潮间带大型底栖动物种类组成及数量分布的影响,于2006年4月对大榭岛北岸岩礁相和泥沙相两种不同底质的潮间带大型底栖动物进行采样分析.研究表明:(1)岩礁相断面和泥沙相断面共发现大型底栖动物39种,其中贝类20种,多毛类8种,甲壳类8种;(2)岩礁相断面19种,主要以贝类生物为主,达16种,甲壳类只有2种;泥沙相断面20种,贝类、多毛类和甲壳类分布较为均匀,分别为4种、6种和8种;(3)岩礁相断面和泥沙相断面平均栖息密度分别为583.33 ind/m2和32 ind/m2,平均生物量分别为638.56 g/m2和7.83 g/m2,岩礁相断面栖息密度和生物量均远高于泥沙相断面;(4)岩礁相断面大型底栖动物群落垂直变化较泥沙相断面显著.     

辽宁獐子岛马牙滩潮间带及近岸海区大型底栖动物群落特征

为摸清辽宁獐子岛潮间带及近岸海区的大型底栖动物的分布现状和群落受扰动情况,作者于2011年11月中旬在马牙滩潮间带和近岸海区采集大型底栖动物,采用优势度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数,Bray-Curtis相似性聚类分析、MDS标序和ABC曲线等方法,分析该区域内大型底栖动物群落的生态学特点.结果表明,在潮间带共鉴定大型底栖动物39种,优势类群为多毛类、甲壳类和软体类;优势种均为多毛类,即小头虫(Capitella capitata)、多美沙蚕(Lycastopsis augenari)、仙居虫(Naineris laevigata)和短叶索沙蚕(Lumbrineris latreilli);平均生物量为25.76±41.08 g/m2,以软体动物占优势;平均栖息密度为315.11±160.73个/m2,以多毛类占优势;丰富度指数、均匀度指数与Shannon-Wiener多样性指数的平均值分别为1.17±0.89,0.74±0.17和1.80±1.09.近岸海区共鉴定大型底栖动物40种,优势类群为多毛类、甲壳动物、软体动物和棘皮动物.优势种包括4种棘皮动物和1种多毛类,即紫蛇尾(Ophiopholis mirabilis)、日本倍棘蛇尾(Amphioplus japonicus)、短叶索沙蚕、心形海胆(Echinocardium cordatum)和浅水萨氏真蛇尾(Ophiura sarsiivadicola).近岸海区的平均生物量和平均栖息密度分别为218.86±152.24g/m2和700.00±471.51个/m2,均以棘皮动物占优势.丰富度指数、均匀度指数与Shannon-Wiener多样性指数的平均值分别为1.40±0.60,0.64±0.19和2.04±0.78.聚类分析结果表明,潮间带不同潮区间和近岸海区不同断面间群落差异显著.ABC曲线分析显示,獐子岛潮间带底质环境受到中度扰动,大型底栖动物群落结构处于不稳定状态;近岸海区受到轻度干扰,群落结构未发生明显变化.     

三门湾大型底栖动物时空分布及其与环境因子的关系

2006年11月、2007年1月、4月和8月在三门湾18个采样点对大型底栖动物进行调查,分析了其时空分布及其与环境因子的关系.结果表明:调查共采集到大型底栖动物124种,其中多毛类44种、软体动物34种、甲壳动物22种、棘皮动物11种、其他类动物13种;多毛类和软体动物种数占总种数的62.9％,二者构成了三门湾大型底栖动物的主要类群.双鳃内卷齿蚕、小头虫和不倒翁虫是春季三门湾大型底栖动物的优势种;不倒翁虫、双鳃内卷齿蚕和海稚虫为夏季的优势种;不倒翁虫、小头虫、双鳃内卷齿蚕和白沙箸为秋季的优势种;双鳃内卷齿蚕、不倒翁虫、小头虫和海稚虫为冬季的优势种.三门湾大型底栖动物年均生物量为17.36 g·m-2,年均栖息密度为72 ind·m-2.不同季节大型底栖动物的平均生物量和平均栖息密度存在显著性差异.大型底栖动物群落平均Shannon多样性指数在1.53 ～ 1.89,平均Margalef物种丰富度指数在2.25 ～2.96,平均均匀度指数在0.83 ～0.94,3个指数在不同季节间均存在显著性差异.经典范对应分析,影响三门湾大型底栖动物群落的主要环境因子包括海水的温度、盐度、溶解性无机氮以及表层沉积物中的有机质、总氮和总磷等,环境变量可以较好地解释主要类群的变化.     

珠江口大型底栖动物的群落结构及影响因子研究

2008年8月至2009年5月, 调查了珠江口水域大型底栖动物季节分布以及与环境的关系, 结果表明:共鉴定出大型底栖动物34种, 多毛类和软体动物是该水域大型底栖动物的主要类群;大型底栖动物的密度和生物量以春季最高, 分别为759ind/m2和5.03g/m2,秋季则最低,分别为274ind/m2和2.34/g/m2.食底泥者是珠江口大型底栖动物最主要的功能摄食类群。研究区大型底栖动物的物种多样性指数(H′)、物种均匀度指数(J′)和物种丰富度指数(D)差异均不显著。典型对应分析表明:夏季锌、铜、铅、磷酸盐和透明度等5个因子与珠江口大型底栖动物群落相关性显著;秋季为铵氮;冬季和春季则分别为透明度和温度。       

黄河口岔尖岛、大口河岛和望子岛潮间带秋季大型底栖动物生态学调查

2005年11月(秋季)对位于黄河口的岔尖岛、大口河岛和望子岛三岛的高、中、低潮带(岔尖岛:C1、C2、C3;大口河岛D1、D2、D3;望子岛W1、W2、W3)所设的9个采样站进行大型底栖动物调查,分析所获得的样品.结果表明,本次秋季调查共采到大型底栖动物34种,其中多毛类种类最多,13种,软体动物11种,甲壳动物8种,其他类群2种;大型底栖动物总平均栖息密度为164 ind./m2,总平均生物量为61.12 g/m2;9个采样站底栖生物的种类组成和数量特征有较大差异,其中物种数最高的为D3站,最低的为C1站.黄河口潮间带大型底栖动物生态特征主要受底质、潮汐、季节和人为干扰等因素的影响.     

乐清湾大型底栖生物群落特征及其对水产养殖的响应

乐清湾大型底栖生物的四季采样研究。发现124种大型底栖生物,其中多毛类41种、软体动物37种、甲壳类22种、棘皮动物10种和其他类14种。乐清湾大型底栖生物年均生物量41．95g·m^-2年均密度85个·m^-2,生物量棘皮动物居首（约占60％）;密度软体动物最大（约占35％）。生物量和密度分布春季为最高。对乐清湾大型底栖生物分布现状与以往资料及邻近海湾进行了比较,并将大型底栖生物群落对乐清湾牡蛎养殖和网箱养殖的响应做了分析探讨。     

乐清湾潮间带大型底栖动物群落分布格局及其对人类活动的响应

于2006年9月和2007年5月对乐清湾5条潮间带断面进行了大型底栖动物调查。 共鉴定出大型底栖动物113种, 其中软体动物40种, 多毛类25种, 甲壳动物24种, 棘皮动物9种, 其它动物15种。从季节来看, 物种数秋季(81种)高于春季(68种),但平均生物量和平均栖息密度春季(分别为(91.90±59.14) g/m²和(1541±1261.41)个/m²)明显高于秋季(29.20±22.20)g/m²和(201±52.97)个/m²);春季以焦河蓝蛤 幼体、彩虹明樱蛤 、婆罗囊螺 、绯拟沼螺 为主要优势种,而秋季以短拟沼螺 、彩虹明樱蛤、淡水泥蟹 、巢沙蚕 为主要优势种,说明乐清湾大型底栖动物群落特征随着季节有着较大的变化。各断面的Shannon-Winner指数(H')为2.34-3.31,平均为2.85±0.35;Margalef's species richness 指数(d)为3.02-6.42,平均为4.29±1.10;Pielou's evenness 指数(J')为0.46-0.73,平均为0.62±0.09。运用ABC曲线、等级聚类和MDS对大型底栖动物群落结构分析发现,群落结构已受到中度干扰,稳定性差。与以往历史资料相比,乐清湾大型底栖动物向次生型群落转化,原因可能与过度采捕、生境恶化、海岸工程以及围塘养殖等人类活动的影响有关。     

Role for dopamine in malonate-induced damage in vivo in striatum and in vitro in mesencephalic cultures

Defects in mitochondrial energy metabolism have been implicated in the pathology of several neurodegenerative disorders. In addition, the reactive metabolites generated from the metabolism and oxidation of the neurotransmitter dopamine (DA) are thought to contribute to the damage to neurons of the basal ganglia. We have previously demonstrated that infusions of the metabolic inhibitor malonate into the striata of mice or rats produce degeneration of DA nerve terminals. In the present studies, we demonstrate that an intrastriatal infusion of malonate induces a substantial increase in DA efflux in awake, behaving mice as measured by in vivo microdialysis. Furthermore, pretreatment of mice with tetrabenazine (TBZ) or the TBZ analogue Ro 4-1284 (Ro-4), compounds that reversibly inhibit the vesicular storage of DA, attenuates the malonate-induced DA efflux as well as the damage to DA nerve terminals. Consistent with these findings, the damage to both DA and GABA neurons in mesencephalic cultures by malonate exposure was attenuated by pretreatment with TBZ or Ro-4. Treatment with these compounds did not affect the formation of free radicals or the inhibition of oxidative phosphorylation resulting from malonate exposure alone. Our data suggest that DA plays an important role in the neurotoxicity produced by malonate. These findings provide direct evidence that inhibition of succinate dehydrogenase causes an increase in extracellular DA levels and indicate that bioenergetic defects may contribute to the pathogenesis of chronic neurodegenerative diseases through a mechanism involving DA.     

2018年中国植物科学若干领域重要研究进展

2018年中国植物科学继续呈现快速发展的态势, 我国科学家在国际植物科学主流学术刊物发表论文数量大幅增加, 取得了多项具有重要影响的成果。调控植物生长-代谢平衡实现可持续农业发展入选2018年度中国科学十大进展; 中国被子植物区系进化历史研究入选2018年度中国生命科学十大进展。以水稻为代表的农作物和果蔬等经济作物研究在国际上已呈现出明显的优势, 若干领域已从“追赶”状态跨越到“领跑”地位。该文对2018年中国科学家在植物科学若干领域取得的重要研究成果进行了概括性评述, 旨在全面追踪和报道当前中国植物科学领域的发展前沿和热点, 展示中国科学家所取得的杰出成就。     

2017年中国植物科学若干领域重要研究进展

2017年中国植物科学继续保持高速发展态势, 重大成果频出, 具体表现在中国植物学家在国际顶级学术期刊发表的文章数量平稳上升。中国植物科学领域的研究工作者成果精彩纷呈, 如新型广谱抗病机制的发现、水稻广谱抗病遗传基础及机制和疫霉菌诱发病害成灾机制研究等。2017年中国生命科学领域十大进展评选中, 有两项植物科学领域的研究成果入选。水稻生物学、进化与基因组学和激素生物学等领域学科发展突出。另外, 值得一提的是, 长期从事高等植物与代谢途径调控分子网络研究和水稻品种设计育种的李家洋院士的研究成果“水稻高产优质性状形成的分子机理及品种设计”荣获2017年国家自然科学一等奖。这一具有重大国际影响的开创性贡献标志着中国植物科学在该领域的国际科学前沿居于引领和卓越地位。该文对2017年中国本土科学家在植物科学若干领域取得的重要研究成果进行了系统梳理, 旨在全面追踪和报道当前中国植物科学领域发展的最新前沿动态, 与广大读者共同分享我国科学家所取得的辉煌成就。     

我国葫芦科植物离体培养研究进展

葫芦科植物包括多种瓜类蔬菜,对其进行离体培养研究具有重要的理论和实践意义。综述了国内在葫芦科植物器官培养、体细胞胚胎发生、花药培养、原生质体培养和体细胞杂交及离体遗传转化等方面取得的研究进展,并对葫芦科植物离体培养、遗传转化与育种的前景作了展望。     

SSTR5 ablation in islet results in alterations in glucose homeostasis in mice

Somatostatin (SST) peptide is a potent inhibitor of insulin secretion and its effect is mediated via somatostatin receptor 5 (SSTR5) in the endocrine pancreas. To investigate the consequences of gene ablation of SSTR5 in the mouse pancreas, we have generated a mouse model in which the SSTR5 gene was specifically knocked down in the pancreatic beta cells (betaSSTR5Kd) using the Cre-lox system. Immunohistochemistry analysis showed that SSTR5 gene expression was absent in beta cells at three months of age. At the time of gene ablation, betaSSTR5Kd mice demonstrated glucose intolerance with lack of insulin response and significantly reduced serum insulin levels. Insulin tolerance test demonstrated a significant increase of insulin clearance in vivo at the same age. In vitro studies demonstrated an absence of response to SST-28 stimulation in the betaSSTR5Kd mouse islet, which was associated with a significantly reduced SST expression level in betaSSTR5Kd mice pancreata. In addition, betaSSTR5Kd mice had significantly reduced serum glucose levels and increased serum insulin levels at 12 months of age. Glucose tolerance test at an older age also indicated a persistently higher insulin level in betaSSTR5Kd mice. Further studies of betaSSTR5Kd mice had revealed elevated serum C-peptide levels at both 3 and 12 months of age, suggesting that these mice are capable of producing and releasing insulin to the periphery. These results support the hypothesis that SSTR5 plays a pivotal role in the regulation of insulin secretion in the mouse pancreas.     

2018年中国植物科学若干领域重要研究进展

2018年中国植物科学继续呈现快速发展的态势, 我国科学家在国际植物科学主流学术刊物发表论文数量大幅增加, 取得了多项具有重要影响的成果。调控植物生长-代谢平衡实现可持续农业发展入选2018年度中国科学十大进展; 中国被子植物区系进化历史研究入选2018年度中国生命科学十大进展。以水稻为代表的农作物和果蔬等经济作物研究在国际上已呈现出明显的优势, 若干领域已从“追赶”状态跨越到“领跑”地位。该文对2018年中国科学家在植物科学若干领域取得的重要研究成果进行了概括性评述, 旨在全面追踪和报道当前中国植物科学领域的发展前沿和热点, 展示中国科学家所取得的杰出成就。     

我国葫芦科植物离体培养研究进展

葫芦科植物包括多种瓜类蔬菜,对其进行离体培养研究具有重要的理论和实践意义.综述了国内在葫芦科植物器官培养、体细胞胚胎发生、花药培养、原生质体培养和体细胞杂交及离体遗传转化等方面取得的研究进展,并对葫芦科植物离体培养、遗传转化与育种的前景作了展望.     

Changes in aquatic vegetation in Rhine floodplain streams in Alsace in relation to disturbance

Abstract. Changes are described in aquatic vegetation in oligotrophic, groundwater-fed Rhine floodplain streams in Alsace (eastern France), resulting from disturbance. Disturbance factors include changes in nutrients, either permanent ones - effluent from a waste water treatment plant or trout hatcheries - or periodic ones: flooding. Regular inputs of high levels of phosphate and ammonia modified the macrophyte vegetation in these streams. The floristic composition, which was characteristic of oligotrophic waters upstream of the eutrophicated sector, changed to that of a eutrophic situation as originally found downstream. Periodic disturbance by floods which normally occur once a year, irregularly eutrophicates the small streams, causing the development of a mixture of eutrophic and oligotrophic species. Six macrophyte communities are distinguished, indicating different trophic levels. The aquatic vegetation is adapted to the variations of phosphate and ammonia levels. Hence, aquatic macrophytes can be used as bio-indicators of fluctuations in water nutrient levels in relation to the type of disturbance.     

Apoptosis in experimental myocardial infarction in situ and in the perfused heart in vitro

We report the appearance of apoptotic cells in experimental myocardial infarction (rabbit heart) in in situ and in vitro preparations. Apoptosis was recognized by intravital staining with Hoechst 33342 (Ho342), by nick-end labeling (TUNEL) and by DNA laddering. A steady rise in the relative number of apoptotic cardiomyocytes (apoptotic index) was noted in in situ preparations. Apoptosis was first noted 6 h after the onset of ischemia with its highest value occurring after 72 h. Apoptotic nuclei were absent in remote areas of the left and right ventricles. Apoptotic nuclei within the infarcted area showed diminished intensity of Ho342 fluorescence. Three days after ischemia, a border zone adjacent to the infarcted area consisting of apoptotic macrophages was recognized. A novel finding was the appearance of apoptotic cardiomyocytes in the isolated perfused ischemic heart. Occurring as early as 50 min after the onset of ischemia, a high apoptotic index was present adjacent to the ligature placed around the coronary artery. This observation provides the opportunity to selectively examine factors leading to apoptosis in the ischemic heart under controlled experimental conditions.     

节肢动物内共生细菌研究进展

节肢动物门是动物界最大的门,占整个动物种数的80%,全世界约有120万现存种。节肢动物在生长发育过程中会感染多种微生物,这些微生物会与其形成协同进化和互利共生的关系。内共生细菌是一类广泛分布于节肢动物体内的共生微生物,能够进行垂直传播和水平传播,对宿主的生长发育、生殖代谢、适应性、免疫功能和进化等诸多方面均具有重要的作用。目前,随着现代分子生物学理论和技术的发展,节肢动物内共生细菌相关研究主要集中在对其宿主的生殖调控功能、与其宿主、宿主寄主植物以及其宿主体内微生物和宿主天敌间互作关系等方面。因此,利用内共生细菌对昆虫种群动态的生殖调控功能,阻断热带蚊虫带来的疾病或植物病害的传播并对宿主昆虫进行种群压制或种群替换,可达到防控害虫的目的。本文从节肢动物内共生细菌的传播方式、对其宿主生物学效应以及内共生细菌与其宿主、宿主寄主植物、宿主天敌和宿主体内微生物互作关系等多方面进行概述,并对内共生细菌今后研究方向进行展望,以期为生物进化、物种形成和种群压制提供参考。