当前海洋观测在数据丰富性与决策有效性之间存在显著脱节。作者认为, 其根源在于指导观测设计的底层逻辑存在“本体论”偏差与“方法论”错配。作者首先审视了将海洋视为空间上均质、时间上渐变的系统的“均匀性预设”, 并基于“陆-海异质性同构”框架, 论证海洋在本质上是一个由关键动态过程主导的异质景观, 其特征表现为“资源富集区”、“风险聚集区”及驱动其变化的“脉冲性事件”。近海与海岸带生态系统的功能与演变, 常由这些局部、短暂且具有非线性阈值效应的过程所主导。传统“任务导向”或“无差别普查”式观测因忽视此本质, 导致对核心过程与关键风险信号的系统性遗漏。基于此, 该文提出海洋科学观测范式的根本转向: 从“单纯例行观测驱动”转向“例行观测与科学问题/管理目标双驱动相结合”。作者构建了“科学问题/管理目标—关键过程—观测需求”的逻辑框架, 并系统阐述了应对海洋“流体介质”特性的三大方法论突破: 构建“动态自适应感知网络”以取代固定网格, 确立“全链条过程解析”以替代孤立的假设检验, 以及实现“实时同化与预测决策”的智能闭环。该文旨在为构建“精准、高效、适用”的下一代海洋科学观测体系, 提供从本体论认知到方法论实践的完整理论路径。

当前全球海洋面临“生态系统隐性衰退”的严峻挑战, 常规水质监测频现“达标”, 而食物网断裂、关键种消亡与生态功能塌陷却在悄然发生。这一管理悖论源于传统“重理化环境、轻生物结构”的评估范式。该研究提出一套海洋生态系统健康的目标驱动式评估体系, 旨在推动管理从“全面普查”向“精准诊断”的范式变革。该体系摒弃固定指标框架, 首创 “三级漏斗式”生成逻辑: 从具体管理目标解析出核心生态问题, 进而筛选关键指示生物与观测指标, 最终设计最优时空观测策略。体系遵循 “有用、有效、够用”原则, 由 “空-天-海-智”一体化技术网络赋能, 并通过智能诊断引擎实现从数据到决策知识的转化。案例分析表明, 本体系可动态生成针对“总体健康评估”、“养殖容量管理”及“灾害预警”等不同目标的定制化方案。其中, 经典的“浮游动物-鱼类-底栖生物”三位一体完整性指数(Z/F/B-IBI)框架, 即是本体系为解决“区域总体健康评估”目标所生成的最优方案。该体系致力于以最小观测成本实现最大管理效能, 为基于生态系统的海洋管理提供可动态适配的“精准医疗”式解决方案。

海洋生态系统健康评估高度依赖于对生物状态与功能的实时诊断, 然而, 传统生物观测的“认知滞后性”——从样本获取到物种鉴定、数据产出的漫长周期难以及时反映生态系统的快速变化, 诊断滞后性成为健康评估业务化应用的核心瓶颈。文章系统剖析了这一瓶颈的历史根源与当代困境, 指出其源于“技术路径依赖”、“校验逻辑悖论”与“观测网络缺位”的三重锁定。为突破困局, 该文提出从“滞后取证”转向“实时诊断”的生物整合观测新范式。该范式包含3个核心维度: 在认知层面, 从普查“物种全集”聚焦到追踪“功能指纹”, 识别关键生态功能信号; 在技术层面, 构建 “实时感知-质控验证”协同技术体系, 融合环境DNA、原位成像、智能声学等前沿手段, 并创新迭代校验模式; 在网络层面, 通过研发模块化智能生物感知模块, 将生物感知能力以“即插即用”方式嵌入全球观测网, 实现生物信号的自动化、连续化感知。这一范式转变旨在将生物观测从滞后的科研活动, 升级为支撑海洋生态系统实时健康诊断与早期预警的前瞻性信息基础设施。

气候变化和人类活动双重压力叠加影响下, 海洋生态系统正在经历前所未有的变化, 准确评估海洋生态系统质量状况及其时空变化特征, 是迫切需要解决的科学问题。在海洋生态系统质量状况评价体系中, 大型底栖动物因其特有的生理和生态习性, 成为重要的评价依据。然而目前依据大型底栖动物的评价指标较多且单一, 缺乏综合性评估体系, 常常出现评价偏差, 造成海岸带经济开发和生态保护与修复的损失和偏离。针对这个现状, 该研究拟从生态学角度出发, 兼顾群落结构与功能, 构建一个包含生物指数(M-AMBI、BENTIX指数)、群落结构(香农-维纳指数、物种数、类群组成、栖息密度、生物量)、功能和稳定性(功能多样性、稳定性)等3个一级指标和9个二级指标的多维度多指标评价体系, 并根据指标的重要性进行权重赋值, 通过计算大型底栖动物群落生态质量评价指数(macrobenthic community ecological quality index, MCEQI), 进行底栖生态状况评估。该研究应用MCEQI分析了胶州湾大型底栖动物群落生态状况, 证实该指数与单一指数相比, 具有准确性高、信息依据全面、实用性强的优点, 能够更全面准确地反映群落的生态质量状况。

海洋底栖生态系统作为维持海洋生态平衡的重要基础, 其健康状态评估依赖于底栖生物群落的长期动态监测。系统综述了基于大型底栖动物构建的一系列生物指数的发展历程与应用现状, 并展望了海洋生态系统健康评估的未来发展方向。传统生物指数主要包括生物多样性指数(Shannon-Wiener指数、Pielou指数等)、功能群分析指数(摄食均匀度指数)及基于耐污/敏感物种比例的指数(AMBI、M-AMBI、BENTIX等), 这些方法通过量化群落结构与功能对环境压力的响应, 推动了生态系统健康评估从定性到定量的转变。然而, 传统方法受限于形态学鉴定的繁琐程序、单一指标的局限性以及区域适用性差异。近年来, 环境DNA (Environmental DNA, eDNA)技术通过高通量测序快速获取生物多样性信息, 弥补了传统方法的不足, 并衍生出gAMBI等新型指数, 验证了其与形态学方法的互补性; 人工智能(Artificial Intelligence, AI)技术如机器学习算法(随机森林、卷积神经网络等)与统计学分析的整合, 提升了生态系统评估模型对非线性关系和多压力源的解析能力; 同时, 自动化的智能图像识别技术为生物的准确快速识别并进行监测提供了可能。未来研究需通过综合跨学科技术, 整合多维度数据, 构建更具普适性和动态响应能力的评估体系, 以应对全球气候变化与人类活动对海洋生态系统的潜在影响。

海洋微生物以其巨大的生物量、快速的环境响应和关键的生态功能, 成为评估海洋生态系统健康的灵敏指示器。文章系统综述了基于微生物群落的海洋生态监测与健康评估研究进展。首先讨论了海洋微生物作为生物指示剂的关键特性, 如对环境压力的高度敏感性和在维持生态系统功能中的冗余作用, 并列举了一系列通过微生物监测成功应对气候变化、污染事件及生态灾害的例子。随后, 全面评述了海洋微生物监测技术体系的演进, 涵盖从传统培养方法到高通量测序、拉曼光谱等现代技术, 并比较了各类技术在应用中的优势与局限性。最后, 针对当前研究中数据标准化与量化评估指标不足的问题, 提出了未来发展的系统性框架, 重点包括推进从采样到数据分析的全流程标准化、构建“拉曼光谱—基因—环境”多维信息融合的智能诊断模型, 以及建设国家层面的专业化监测网络。该综述旨在为构建新一代高分辨率、实时化的微生物海洋生态健康评估体系提供理论支持与技术路径。

溶解氧(dissolved oxygen, DO)是维持海洋生态系统平衡和稳定的关键因子。受气候变暖和人类活动增强的双重驱动, 全球沿海水体的低氧程度持续加剧、影响范围不断扩大, 已成为威胁近海生态系统健康的突出环境问题。作为典型的半封闭海域, 渤海生态环境面临着海水暖化、富营养化与人口经济增长等多重压力, 近年来其多个区域相继出现不同程度的低氧现象, 低氧中心主要位于黄河口东北侧和秦皇岛东南部海域(频次≥3)。该文梳理了国内外学者在该海域低氧的相关研究, 刻画了近20年来渤海夏季低氧的空间分布格局, 综述了其主要控制过程; 总结了渤海低氧的长期发展趋势及其影响因素, 并对渤海低氧研究的重点方向提出了建议, 旨在为渤海生态健康评估和海洋资源管理提供科学依据与决策支持。

浮游植物季节周期的变化是近海生态系统响应气候变化和人类活动的重要表征, 但当前针对中国近海浮游植物季节周期变化及其驱动机制的研究仍然较少。基于胶州湾2005、2010、2015和2020年的历史观测数据, 分析了该区域浮游植物生物量季节周期的长期变化特征及其环境驱动机制。结果表明, 2005~2020年间, 胶州湾浮游植物生物量的季节分布格局发生了显著变化, 由以冬季和夏季双峰为特征转变为以夏、秋季单峰为主。浮游植物丰度和叶绿素a浓度的冬季峰值明显下降, 分别由2005年的103.62×10⁶ cells/m³和15.29 μg/L降至2020年的12.81×10⁶ cells/m³和1.13 μg/L。群落结构分析表明, 硅藻始终占据优势地位, 其丰度变化是驱动浮游植物生物量季节周期转变的主要原因; 甲藻丰度在2010年达到峰值后显著下降。相关性分析表明, 冬季水温升高及磷酸盐浓度降低, 可能是导致浮游植物冬季生物量峰值衰减的主要原因。研究结果揭示了气候变化和营养盐调整共同作用下胶州湾浮游植物季节结构的长期演变特征, 可为近海生态系统管理提供科学依据。

浮游植物作为初级生产者, 是海洋生态系统中的重要组分, 其群落结构很大程度上影响着海洋生态系统的稳定。此前有关莱州湾浮游植物群落结构的研究主要基于短时期内或一两个航次的数据, 多年连续调查数据比较缺乏, 浮游植物群落结构演变鲜有分析。文章基于2016~2023年夏季莱州湾调查资料, 分析了莱州湾浮游植物种类、丰度和优势种等年际变化规律, 并采用Pearson相关性分析方法识别影响浮游植物群落的环境因子。结果表明, 2016~2023年夏季共鉴定浮游植物3门106种, 主要为硅藻, 甲藻次之; 不同年际间种类数变化较大, 2019年最低(48种), 2020年最高(68种); 细胞丰度变化范围为(39.1~2 687.3)×10⁴ cells/m³, 2017年最高, 2021年最低。细胞丰度平面分布上, 黄河口、小清河口等河口近岸海域高于湾中部。莱州湾浮游植物优势种为尖刺伪菱形藻(Pseudo-nitzschia pungens)、旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus)、中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和大洋角管藻(Cerataulina pelagica)等。相关性分析表明: 硝酸盐-氮是影响夏季莱州湾浮游植物丰度的主要环境因子。多样性指数H'、丰富度指数d和均匀度指数J'的年际变化总体呈波动上升趋势, 浮游植物群落结构趋好。该研究有助于摸清莱州湾浮游植物的演变趋势及影响因素, 为莱州湾海域生态环境保护决策提供依据。

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。

为探究胶州湾浮游动物群落中微塑料的赋存特征及其生态风险, 于2、5、8、11月开展了胶州湾浮游动物群落中微塑料丰度与特征的季节变化调查。结果表明, 四个月份的浮游动物个体体内微塑料丰度分别为0.30、0.20、0.21、0.20个/ind., 群落中的微塑料丰度分别为0.19、5.61、7.36、0.52个/m³。5、8月浮游动物群落中的微塑料丰度显著高于2、11月(P<0.05)。估算结果显示, 胶州湾海域通过浮游动物群落对微塑料的储存量在四个月份的平均值为3.19×10¹⁰个, 8月份最高。微塑料特征方面, 纤维是浮游动物体内微塑料的主要形状(89%), 月份间无显著差异; 微塑料尺寸集中在500 μm以下, 平均尺寸为(491±454) μm, 其中8月份的尺寸最大(P<0.05); 化学成分主要是聚酯纤维和赛璐玢, 分别占比37%和19%, 月份间无显著差异。生态风险方面, 胶州湾浮游动物微塑料污染负荷指数(PLI)与聚合物危害指数(PHI)的平均值分别为(3.49±2.94)、(4.33±1.31), 表示最低风险等级(PLI<10, PHI<10); 生物积累因子(BAF)的平均值为55.59±56.84, 浮游动物群落中微塑料未表现出显著生物积累特征(BAF<1000)。RDA分析表明, 温度、悬浮体浓度、叶绿素a浓度是影响风险评估结果的重要因子。

过去几十年以来我国近海有害藻华特别是由甲藻引起的赤潮事件频发, 严重威胁海洋生态安全、经济社会发展甚至人类健康。基于中国四大海域267个站位2014~2018年沉积物中甲藻孢囊多样性和丰度数据, 并整合历史藻华事件记录和水体中营养细胞分布和丰度文献, 运用前期构建并局域应用的典型赤潮发生风险评估方法, 绘制了中国海域26种重要目标甲藻的赤潮发生风险地图, 并对该评估结果进行阐释和讨论。结果表明, 目标甲藻具有不同程度的赤潮发生风险, 其中11种甲藻(尖顶斯氏藻、东海斯氏藻、具刺膝沟藻、链状亚历山大藻、垂裂莱万藻、深沟假旋沟藻、太平洋亚历山大藻、微小亚历山大藻、多纹膝沟藻、红色赤潮藻和东海原甲藻)在部分监测站位呈现高风险特征, 共有21种甲藻呈现中高风险特征。而不同甲藻在中国四大海域的风险值具有差异并呈现明显的区域特征, 如东海原甲藻和深沟假旋沟藻的赤潮发生风险值分别在东海和南海显著高于其他海域。相关性分析结果显示, 37对和5对甲藻的赤潮发生风险值分别呈现显著正相关和显著负相关关系, 体现了其在生态位上存在一定的协同性或竞争关系。本研究可为我国近海赤潮预警预测和防控提供科学依据, 也为全球其他海域同类研究以及赤潮的预测预报提供参考。

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。

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。

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。

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。

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。

黄河口海域联结淡水和海水生态系统, 其生态质量受黄河调水调沙工程影响较大。为评价调水调沙期间黄河口海域环境生态质量, 采用2023年调水调沙期间3次采集的黄河口海域大型底栖动物、底层水环境因子等数据, 利用AMBI、M-AMBI、BOPA及Shannon-Wiener多样性指数对该海域环境生态质量进行评价; 针对不同生物指数评价标准不统一的问题, 尝试对4种生物指数利用熵权法构建综合生物指数(CBI)来统一评价标准, 同时引入内梅罗水质综合评价指数(P)进行结果验证。结果表明, 本次调查共采集134种大型底栖动物, 分属5个类群, 其中多毛类和软体动物为主要优势种, 调水调沙前、中、后3个时期大型底栖动物群落结构发生显著变化。调水调沙期间黄河口海域底栖生态质量总体处于中等状态, 其中河口附近站位更易受到干扰, 生态质量状况较差。CBI指数与底层水环境因子相关性较高, 且与水质综合评价指数结果较为一致, 对各监测站位的生态状况评价等级分层明显, 表明利用熵权法对各生物指数构建的综合生物指数法可用于黄河口海域环境生态质量评价。研究结果为黄河口海域环境生态质量评价提供了新思路。

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。

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。

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。