海洋生态系统健康面临严峻压力, 亟需筛选出科学有效的评价指标对其进行评估和预警。浮游生物是生态系统变化的敏感指标, 且在海洋食物网中发挥承上启下的关键作用, 支撑着碳封存和渔业生产等重要的生态系统服务。基于胶州湾2003~2013年历史调查数据, 筛选出两类与环境变化密切相关的浮游动物功能群指标: 传统饵料类浮游生物(大型甲壳类、大型桡足类和小型桡足类)干重生物量, 胶质类浮游生物(水母类、毛颚类、被囊类)干重生物量占比, 分别为代表生产力水平和功能群结构稳定性的关键指标。根据其历史数据的范围和阈值, 划定了分级评价标准。通过构建基于浮游动物功能群指标的二维坐标平面, 根据分级评价标准将胶州湾生态系统历史健康状况划分为良性发展的生态系统和风险发展的生态系统, 具体细分为7类健康状态类型, 分别是物产丰富型、健康持续型、良性发育型、胶质发展型、胶质化型、高风险型、物质匮乏型。研究结果为近海生态系统健康评估体系的建立提供了以浮游动物功能群为评估指标的典型案例。

为深入分析降雨对小清河口贝类养殖区大型底栖动物群落功能群特征的影响, 基于2019年7月(降雨前)和8月(降雨后)调查数据, 结合Shannon-Wiener生态位宽度、Pianka生态位重叠及典范对应分析(CCA), 研究了大型底栖动物优势种群落变化特征及环境驱动因素。结果表明: (1) 共鉴定8个优势种, 彩虹明樱蛤(Moerella iridescens)、寡鳃齿吻沙蚕(Nephthys oligobranchia)为两个月份共有优势种。(2) 降雨前后大型底栖动物生活型和摄食功能群结构呈现显著差异, 7月以底内型—浮游生物食者(平均密度265 ind./m², 占比71%)为主导, 8月以肉食者为主(平均密度103 ind./m², 占比58%), GS/GSB值由0增至2/3。(3) 优势种生态位宽度差异显著(0.494~2.945), 广生态位种(如寡鳃齿吻沙蚕Nephthys oligobranchia)与窄生态位种(如光滑河蓝蛤Potamocorbula laevis)共存, 物种间竞争较弱(60%的种对生态位重叠Q_ik<0.3)。(4) 典范对应分析表明, 盐度(解释率32.7%, P<0.01)是调控功能群演替(GS/GSB值)及生态位分化的首要驱动因子。(5) 光滑河蓝蛤作为狭盐种(适宜盐度22~34), 可作为盐度阈值指示种。研究结果揭示了降雨引起的环境变化(盐度、溶解氧、pH、叶绿素a)是驱动底栖动物GS/GSB值及生态位分化的重要因素, 为小清河口底栖生物资源保护与可持续利用提供科学依据。

为探究辽东湾北部蛤蜊岗大型底栖动物群落特征及其生境质量状况, 于2024年6月在蛤蜊岗海域布设12个站点(含非采捕区、四角蛤蜊采捕区及大竹蛏采捕区), 开展大型底栖动物和环境因子调查。结果显示: (1) 共鉴定出大型底栖动物35种, 以甲壳类(14种)、软体动物(10种)和多毛类(9种)为主, 优势种包括光滑河蓝蛤(Potamocorbula laevis)、四角蛤蜊(Mactra veneriformis)等5种, 群落平均丰度和生物量分别为163.67 ind./m²和284.47 g/m²。(2) 聚类分析与多维尺度分析(NMDS)表明, 非采捕区与四角蛤蜊采捕区群落相似性较高, 而大竹蛏采捕区群落单独归为一支。(3) 丰度-生物量比较曲线(ABC)结果显示群落结构整体稳定, 未受显著干扰。Mantel检验结果显示叶绿素a和水温是影响蛤蜊岗大型底栖动物群落结构的重要环境因子。(4) 基于AMBI与M-AMBI指数的生境质量评估结果表明, 仅个别站点(如3号)受中度或重度扰动, 底栖生境质量整体处于良好状态, 且M-AMBI指数在机械化采捕扰动下的适应性优于单一指数。研究结果揭示了蛤蜊岗底栖生态现状, 为平衡贝类资源开发与生境保护提供了科学依据, 建议优先采用M-AMBI指数进行长期监测与管理评估。

2022年秋季, 黄海北部乳山近岸海域发生浮动弯角藻(Eucampia zodiacus)赤潮, 持续时间超过40 d。该海域是我国太平洋牡蛎的主要养殖区, 牡蛎的重要饵料是浮游植物。已有研究表明该海域浮游植物存在较大的季节变动, 但与牡蛎摄食浮游植物相关的研究较少, 特别是赤潮暴发对其摄食选择性影响的研究。通过分析水样及牡蛎胃含物的浮游植物, 发现了两个完整的赤潮生消过程, 其中第二次持续时间最长(约18 d)、丰度最高(2.23×10⁶ cells/L)。赤潮高峰期牡蛎胃含物藻类丰度(2.11×10⁴ cells/ind.)显著高于赤潮消退期(1.44×10³ cells/ind.)。赤潮高峰期牡蛎倾向随机摄食优势种浮动弯角藻(Eucampia zodiacus), 偏好菱形藻(Nitzschia)和圆筛藻(Coscinodiscus)等5种藻类, 赤潮消退期牡蛎对大多数浮游植物的摄食选择性指数降低, 仅喜好摄食斜纹藻(Pleurosigma sp.), 而对舟形藻(Navicula)、具帕拉藻(Paralia sulcata)由喜好转为避食。研究表明浮动弯角藻并非牡蛎喜好摄食的饵料, 因此牡蛎可能对其暴发的控制能力有限; 赤潮暴发前后牡蛎的摄食选择性发生较大改变, 推测浮动弯角藻赤潮可能影响了牡蛎后续的摄食行为。

浮游动物群落动态变化的模拟预测对于评估海湾生态系统健康至关重要。经典浮游生态系统动力学模型在浮游动物群落动态变化的定量预测方面仍有较大不确定性。研究选取面临人类活动和气候变化多重压力的中国近海典型海湾——胶州湾为研究对象, 利用1997~2010年胶州湾浮游动物丰度、温度、盐度、营养盐、叶绿素a等环境因子的长期观测数据, 采用经验动态建模方法, 建立了胶州湾浮游动物丰度预测模型, 获得了决定系数(R²)为0.64、均方根误差(RMSE)为108.6、相对误差为42.5%的有效预测结果。在遍历15 380 937种潜在组合的基础上, 进一步分析确定了1997~2010年, 温度和硅酸盐是影响胶州湾浮游动物丰度动态变化的重要驱动因子, 且该变化是食物网上行控制和下行控制共同作用的结果。研究建立的浮游动物群落变化定量预测和驱动因子因果识别方法具有空间可迁移性, 显示了未来其作为我国近海海湾生态系统健康评估模型基础方法的重要潜力。

黄海冷水团作为典型的物理屏障, 其内部低温高盐的稳定生境如何塑造底栖真核微生物分布格局尚不明确。基于环境DNA (eDNA)技术, 以18S rDNA基因为分子标记基因对渤海2个站位和黄海冷水团及周边15个站位的沉积物中真核微生物群落进行系统分析。结果表明, 冷水团内外的优势类群均是双鞭毛虫门; 两者的群落结构存在显著差异(ANOSIM: R=0.576 3, P=0.001)。与外部相比, 冷水团内部群落虽然物种丰富度在数值上较低[操作分类单元(operational taxonomic units, OTUs)数量的中位数: 1 529 vs. 1 672], 但具有更复杂的共现网络结构(边数4 062 vs. 3 138), 表明其生态系统可能更具稳定性。确定性过程(异质选择)在群落构建过程中占主导地位, 其中深度对冷水团外部群落的作用更强, 而温度和粒径中值则对冷水团内部群落的影响更为关键。研究结果表明黄海冷水团对沉积物中真核微生物群落具有塑造作用, 显示eDNA技术有望成为解析海洋微型生物地理分布格局和评估生态系统结构的一种有效工具。

探究浮游动物关键种中国毛虾(Acetes chinensis)在其专项限额捕捞期间的时空分布特征及环境驱动机制, 对基于海洋生态系统的渔业管理至关重要。基于2021年北斗船位监控系统(vessel monitoring system, VMS)数据运用具有噪声的基于密度空间聚类算法(density-based spatial clustering of application with noise, DBSCAN)提取含毛虾渔获的捕捞网位, 结合相应的海洋环境遥感监测数据, 使用MaxEnt模型和地理探测器探究夏季海州湾毛虾栖息地时空分布特征及环境驱动机制。结果显示, 毛虾适宜栖息区域主要集中在3片海域: 120°01′~120°17′E、34°43′~34°47′N, 119°48′~119°58′E、34°34′~34°42′N, 119°58′~120°12′E、34°25′~34°33′N。毛虾虽为浮游性小型虾类, 但其栖息地时空分布并非完全由上层余流主导, 不同捕捞时期毛虾栖息地分布的主导因子有所差异。从整个捕捞时期看, 水深、浮游植物丰度、海表温度和海表盐度是毛虾栖息地分布的主要驱动因子, 水深3.5~11.0 m, 浮游植物丰度9.5~17.0 mmol/m³、27.5~30.0 mmol/m³, 海表温度24.2~25.5 ℃, 海表盐度21.0‰~23.6‰是海州湾毛虾适宜栖息环境。捕捞高峰期时, 余流亦成为影响毛虾栖息地分布的重要因素。后期研究可建立关键种毛虾观测指标体系并进行评估, 实现毛虾资源的可持续生产。

天津海岸带是京津冀城市群的重要生态安全屏障, 为科学评估其生态健康演化过程。基于驱动力-压力-状态-影响-响应(driving forces-pressure-state-impact-response, DPSIR)模型, 结合2018~2023年环境监测及统计数据, 构建了包含30个指标的天津海岸带生态健康评价体系, 采用层次分析法和熵权法确定指标权重, 综合评价了天津海岸带健康水平, 同时分析DPSIR各子系统间的耦合协调度, 并根据权重敏感性实验确定结果的可靠性。结果显示, 天津海岸带的生态健康水平整体呈波动上升趋势, 健康等级由“较不健康”上升为“中等健康”, 各子系统呈中度协调状态, 表明在政策推动下天津海岸带健康状况逐年改善; 该区域初步形成海洋经济“绿色增长”模式, 但生态系统状态恢复对响应措施存在一定滞后性, 且仍面临潜在生态灾害风险; 权重敏感性分析结果显示本研究构建的评价体系具有较高的稳健性, 能够较为客观地反映天津海岸带的生态健康演化过程, 为该区域精细化治理提供科学依据。

追踪和了解桑沟湾浮游植物群落组成和历史变化, 不仅对养殖水域富营养化和环境质量监管具有重要意义, 也为养殖容量评估提供基础资料和科学依据。该研究延续桑沟湾浮游植物的现状调查, 整理40年历史资料, 分析浮游植物群落组成演变趋势, 探讨影响浮游植物群落组成现状的主要影响因素。结果显示, 桑沟湾表层叶绿素a (chl a)春季由湾内至湾外整体呈逐渐升高、秋季及冬季则逐渐降低的趋势, 但其组成存在较大差异; 春季、夏季chl a微型浮游植物(53%、71%)是主要贡献者, 秋季、冬季则以小型浮游植物(52%、71%)为主。调查期间共鉴定出浮游植物33属57种(含变种和变型), 主要由硅藻类(40种)和甲藻类(14种)组成。现今硅藻仍是绝对优势类群。浮游植物细胞丰度夏季最高(276×10³ cells/L), 冬季最低(6.4×10³ cells/L)。但物种多样性指数季节变化不显著。近40年桑沟湾chl a变化大致分为2段, 1990年代增加到最高峰, 2000年代后海湾养殖模式逐渐发生改变, chl a浓度随之下降, 之后至2024年处于相对稳定状态。经过40年的大面积筏式养殖活动, 浮游植物及硅藻种类数呈降低趋势, 且硅藻主要优势种已逐渐发生演变, 浮游植物群落组成有向小型化演变的迹象。湾内养殖种类、密度及养殖模式的变化、营养盐结构改变可能是影响浮游植物群落组成及其季节变化的重要因素。

为评估中国近海营养盐结构特征及潜在营养限制状况, 基于国家自然科学基金委共享航次调查数据, 系统分析了渤海中部、黄海、东海陆架区及长江口海域表层水体溶解无机氮、磷酸盐及其摩尔比(N/P)的空间分布和年际变化特征, 并结合历史观测资料开展长期变化对比分析。结果表明, 渤海中部与黄海在2015年和2017年大部分海域N/P比较高, 普遍显著高于Redfield比值(16 : 1), 反映出明显的氮磷结构失衡及潜在磷限制倾向; 东海陆架区多数年份也表现出较高N/P比, 仅在外陆架及黑潮入侵影响区域出现相对较低的N/P比, 指示局部海域可能存在潜在氮限制; 长江口海域常年维持高N/P比(>64 : 1), 显示其潜在磷限制倾向较其他海区更为显著。历史资料对比结果显示, 渤海中部和黄海的N/P比长期变化均呈现“先升高、后降低”的趋势, 峰值分别出现在2008年和2005年, 近20年来两海域总体处于较高N/P比的状态。本研究揭示了中国近海普遍存在的、具有显著区域差异的潜在磷限制格局及其长期演变特征, 为近海营养盐协同调控与生态环境管理提供了重要科学依据。