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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。