海洋生态数学模型研究及进展

海洋是一个资源丰富的巨大宝库，随着近海资源开发利用对环境以及全球变化影响研究的不断深化，人们普遍意识到海洋生态、特别是近海生态对人类生存与发展的重要性。海洋生态学是研究海洋生物与其环境相互作用的科学，动态的和定量的研究是其发展的总趋势，为了达到这个目的，在综合海洋生态系统各个要素的作用基础上建立生态数学模型，利用模型讨 论模拟海洋生态系统的演变过程，已经成为海洋生态学研究中最重要的方面之一。     

新物种海葵以鲸尸为生

弱小的海葵敢吃巨大的鲸吗?当然不敢.不过美国女科学家却发现了一种海葵,它们以鲸尸作为自己的食物.这些新物种海葵看起来像是人的牙齿,科学家认为这种可爱的生物为研究海洋生态系统的物质循环有着重要的意义.     

深海病毒的特征及其生态学功能探讨

病毒是自然环境中丰度最高的生物类群,对海洋生态系统中的物质能量循环和种群平衡调节发挥着不可或缺的作用.深海是海洋生态系统的重要组成部分,深海微生物面临多重极端环境压力.近年来,深海病毒相关的研究揭示了其在深海环境中的高丰度和多样性,以及其重要的生态学功能.本文从深海病毒的主要特征、与环境因子的相关性、深海病毒的分离与鉴定及其生理及生态功能这4个方面进行了概述,并对未来研究的潜在方向做了展望.     

华南早-中奥陶世疑源类生物多样性与海平面变化

作为初级生产者, 疑源类处于古生代海洋生态系统食物链的最底层, 它的演化可能影响古生代海洋生态系统的演化. 高精度基础上定量化研究可以提供更多古生代海洋生态系统的演化信息, 贵州桐梓红花园早-中奥陶世湄潭组剖面丰富的疑源类化石, 为定量化研究疑源类多样性的变化提供了丰富的材料. 比较疑源类的多样性曲线和海平面变化曲线, 认为早-中奥陶世的疑源类多样性变化与当时的海平面变化存在一定的相关性, 海平面上升时, 疑源类分异度也随之增高; 同时疑源类部分分类单元的相对丰度变化也和海平面变化趋势相关, 进一步证实了疑源类的近岸-远岸分布模式.     

中印度洋洋脊Edmond热液场Fe,Si沉淀与微生物的关系

在中印度洋洋脊Edmond热液场瘤状结构体内壁发现了数毫米厚的浅黄褐色-白色微生物席. 这些微生物席内生存着多种长杆、短杆和螺旋杆状微生物, 其共同特征是微生物表面被厚的矿质层所包 裹. 能谱化学分析表明, 微生物表面的矿质层由大量二氧化硅和少量铁氧化物组成. 透射电子显微镜分析发现, 针状含铁物质不但非均匀地吸附在微生物细胞壁表面, 亦在微生物细胞内物质中沉淀, 说明铁在细胞壁表面和细胞内物质中均发生了一定程度的生物富集. 席中微生物的硅化以二氧化硅聚合物在微生物表面的均匀沉淀以及硅叠层的定向排列为特征, 二氧化硅在微生物表面的沉淀可能主要受热液无机沉淀过程所控制. Edmond热液场中微生物席中微生物硅化和铁化现象的发现, 表明该热液场中部分二氧化硅和铁的沉淀过程与微生物密切相关. 由于热液活动提供了微生物成矿过程所必需的成矿元素来源, 这种微生物成矿作用实际上在一定程度上受洋底热液活动所驱动.     

生物液体燃料——燃料酒精

燃料酒精作为可再生能源不会枯竭，并且不会引起温室效应。微生物发酵糖可以生产酒精。目前在工业生产中用于发酵产酒精的微生物主要是酿酒酵母和运动发酵单胞菌。包括秸秆在内的含有糖类物质的生物质都可能作为酒精发酵的原料，大分子物质的利用需先经过酶的降解。生物酒精作为石油的替代物，其产业链还在继续延伸。     

海洋中的塑料垃圾和微塑料：从污染到治理

<正>轻便、耐用的塑料制品自1960年代量产以来,迅速在全球得到广泛应用。到了1990年代,塑料污染逐渐成为环境污染的重要议题,特别是海洋中的塑料垃圾与微塑料污染成为亟待解决的全球性海洋环境问题。许多塑料垃圾在海洋环境中难以降解并持久存在,小型海洋塑料垃圾,即微塑料,对海洋生态系统的潜在风险也使得海洋塑料垃圾和微塑料问题备受关注。目前,国际上尚未形成全球层面且具有法律约束力的行动。海洋中的塑料垃圾和微塑料要实现从污染到治理,还有很长的路要走。     

海洋变化何以测不准?

令人担心的欧洲长期监测程序的终止率正阻碍着海洋生态系统变化的测定。自1940年起,新的长期监测程序按指数律地增加,但其中55%迄今已被停止,到20世纪80年代后期,其中40%被终止。在连续20多年中几乎没有海洋变化的记录。随着人类对海洋生态系统的破坏日益加剧,新的长期监测程序也在不断增加。监测程序的资金来于有些国家为拯救灾难而作的捐赠。常常一旦灾难过后,资金就被取消了。在最近的例子中,结束清除海湾战争     

海洋暖化对海洋生物的影响

自18世纪末到19世纪初的工业革命开始以来,排放到大气层中的CO2等温室气体迅速增加,导致地球表面平均温度在过去100年中上升了大约0.6℃.目前温室气体的释放速率仍然在继续增加,导致全球地表温度在过去1000年中以前所未有的速率上升,特别是近30年,每10年大约上升0.2℃.温室气体的排放和全球变暖对生物圈的巨大影响已受到了科学界密切关注,人类已经开始意识到全球变暖的许多严重后果,但是暖化对陆地及海洋生态系统更为深远的影响还有待揭示.本文主要关注全球变暖带来的海洋物理及化学变化,以及对海洋生物的影响,对它们进行概述,为进一步更准确预测全球变暖对未来海洋生态系统的影响提供重要信息.     

胶州湾的微生物二次生产力

海洋是地球上三大有机碳库之一,海洋中有机物质的最终来源是初级生产,而进入溶解状态的有机物质只能靠微生物来转移或传递.在贫营养海区,高达86.5%的初级生产力被细菌所消费并再循环.所幸的是,细菌利用DOC的过程中实际上又提供了上层营养级可利用的颗粒有机碳(POC).这个过程被称之为微生物二次生产(secondary production).从这种意义     

全氟和多氟烷基物质与微生物相互作用的研究进展

近年来,全氟和多氟烷基物质(per-and polyfluoroalkyl substances, PFASs)污染已成为全球性环境问题. PFASs的生产和使用导致其通过多种途径进入并持久存在于环境中.一方面, PFASs会对环境中的微生物产生毒性效应,主要毒性机制包括:增加膜透性、引起氧化应激和诱导DNA损伤,从而使得对PFASs较为敏感的微生物活性降低甚至生长受到抑制.长期作用下, PFASs可以改变微生物群落的组成和结构,并且还有基于微生物的食物链传递风险.另一方面,微生物及其胞外分泌物所形成的生物被膜可以吸附环境中的PFASs,并利用自身分泌的胞外酶(如CSO₃^-键裂解酶、磷酸酯酶和聚氨酯酶),通过铁氨氧化、脱硫和水解等反应转化或降解PFASs.因此,本文系统阐述PFASs与环境微生物的相互作用,重点总结PFASs对细菌的细胞毒性;分析PFASs对环境(土壤、淡水、海洋)微生物群落组成、结构及生态系统物质循环的影响;深入讨论PFASs的微生物转化/降解途径;并结合存在的问题及挑战(如PFASs通过细菌进入食物链、PFASs对微生物群...     

微生物水泥基材料特征

在节能减排大环境下,研发了新一代水泥——微生物水泥.微生物水泥是利用微生物诱导形成的方解石作为胶结物质以连接松散颗粒成为整体并获得一定的力学性能.证实了微生物水泥胶结松散颗粒的可行性,并详细阐述了其胶结机理.同时成功制备出微生物水泥砂柱,并利用扫描电子显微镜(SEM)和压汞仪(MIP)分析了微生物水泥砂柱微观形貌和孔结构.结果表明:(1)在20天龄期下,利用微生物水泥胶结成的砂柱抗压强度可达12MPa;(2)微生物水泥砂柱内部微观结构与微生物诱导形成的方解石数量有关.     

海上“绿水青山”如何造

在大海里搭建“牧场”,打造海上“绿水青山”,并不是件容易的事,主要通过投放人工鱼礁、开展海藻场和海草床建设、移植珊瑚礁等人工手段或措施,营造良好的海洋生态系统,以实现渔业资源的可持续产出。     

海洋草原也荒漠

或许很多人都不知道，海洋中也有草原。事实上，海洋草原是海洋生态系统的重要组成部分，生活在海洋草原中的动物比陆地草原上的要多得多。然而，美国科学家最新的一份研究报告指出．由于海岸开发和流失加速．全球海洋草原正日益减少并加速流失。     

“太空偷渡客”的功过

在当今世界,偷渡已经成为各国都深感棘手的大问题。不法分子大发横财,一些上当受骗者常被弄得家破人亡,酿成惨绝人寰的悲剧。有趣的是,在那浩瀚的太空中,也会不时有些"偷渡客"神不知、鬼不觉地混进飞船,成为太空中的"小精灵"。最早发现的太空偷渡者是在美国"阿波罗号"登月期间。1969年11月18日～19日,"阿波罗12号"的两位宇航员康德拉、比恩在月面     

海洋生物碳泵的地质演化:微生物的碳汇作用

包括生物泵(biological pump, BP)和微型生物碳泵(microbial carbon pump, MCP)在内的海洋生物碳泵,是海洋生态系统通过碳循环调节地球环境变化的关键途径之一,对宜居地球起到增氧、减碳和降温等方面的作用.总体上,人们对地质时期海洋生物碳泵了解得很少,基本是粗线条的框架性认识.生物经历了从原核生物到藻类再到多细胞动物的演化,生态系统也经历了从扁平到立体的大革新.生物圈的这些变化导致海洋生物碳泵出现阶段性的演化.总体缺氧的太古宙海洋主要以单细胞微生物为主,合成有机质的微生物个体很难沉降,但能够在海洋里形成大量的惰性溶解有机碳(recalcitrant dissolved organic carbon, RDOC), MCP的贡献比较大,而BP相对较弱.藻类在元古宙起源而加入了生物碳泵,因细胞变大而增强了BP的作用,但MCP的作用也大,在晚新元古代形成大型溶解有机碳(dissolved organic carbon, DOC)库.在整体氧化的显生宙海洋,多细胞动物虽不能固碳但却加强了BP作用.生物的这些演化导致BP的效率不断提高,使得海洋对碳循环的缓冲作...     

崭露头角的"金属玻璃"

近年来,随着材料工程的开发和研究,在冶金工业中出现了一种崭新的工程材料,叫做“金属玻璃”。它一问世,便在工业生产的各个领域中很快得到广泛应用,显示出了极大的实用价值。我们知道,固体物质一般可分为两大类:一类叫晶体物质,它的原子呈有规则的排列,金属就属于这一类。还有一类叫非晶体物质,它的原子排列是混乱的,没有规则的,常见的玻璃就属于这一类。但科学家研究发现,晶体物质和非晶体物质在一定条件下可以互相转化,成为一种既具有金属的传热、磁性、导电等特性,又有玻璃的坚固、耐腐蚀的新物质,这种新物质就叫做“金属玻璃”。金属之…     

好氧不产氧光合异养细菌及其在海洋生态系统中的作用

海洋生态系统中好氧不产氧光合异养细菌(AAPB)有着独特的生理特征和生态功能. AAPB具有罕见的3裂方式, 形成“Y”形细胞, 并常集合成自由漂浮的群体. 绝大多数AAPB是专性好氧的. AAPB以细菌叶绿素(BChl a)为惟一的光合色素, 且细胞BChl a含量(分子数)明显比典型的厌氧光合菌低, 但其胡萝卜素含量很高且种类繁多. 除了普遍存在的含Mg的BChl a外, 有的AAPB 还有含Zn的BChl a. AAPB具光捕获系统Ⅰ, 但常缺少光捕获系统Ⅱ. 尽管AAPB可利用光进行光合作用, 但其生长对光无依赖性, 它们具有控制自身光合作用的机制. AAPB分布广泛, 在海洋特别是贫营养的大洋环境的生物量中占有重要份额, 在碳及其他生源要素生物地球化学循环中扮演着独特的角色. 同时AAPB对重金属的矿化作用、解毒以及在生物除污方面有着巨大潜力. AAPB研究对于光合作用的起源与进化、环境调控, 以及海洋生态系统的结构与功能的深入认识具有重要意义.     

南京栖霞山铅锌矿山中的现代钙华: 一种高度富锌和锰的方解石

金属硫化物矿山开发引发的重金属污染已成为当前急需解决的环境问题. 以南京栖霞山铅锌矿采矿巷道壁上的现代钙华为研究对象, 利用电子探针、扫描电子显微镜和X射线粉末衍射分析等矿物学手段, 分析了钙华中的矿物组成及其重金属元素的赋存形态和分布状况. 结果表明钙华的主要矿物成分为方解石. 尽管地层水的重金属含量较低, 但是钙华中碳酸盐矿物的微量元素含量却较高, 最高含量分别为: Mn 23.65%, Zn 9.60%, Mg 0.76%, Fe 4.44%和Pb 0.66%. 钙华在电子探针背散射电子像中呈现出复杂的韵律壳层构造, 成分分析表明这种韵律壳层构造与重金属的分布有关. 另外, 在钙华中见有螺旋状及团絮状物质可能表明微生物参与了钙华的形成过程, 并与重金属的富集存在关联. 所报道的高度富锌-锰方解石对矿山环境中的重金属污染治理具有可借鉴意义.     

砒霜的克星

美国黄石国家公园拥有丰富的热泉，它们要么温度过高，要么酸度太强，再不然就是充满了有毒物质，而砒霜是其中最常见的有毒物质之一。科学家曾经认为在这些极端环境中鲜有微生物生长。然而，经过十几年的观察研究，科学家最近在这些热泉里发现了一种比较原始的、具有极强抗紫外辐射能力的红藻。