热带海洋学报杂志

热带海洋学报杂志2021年第2期

• 基于“黑格比”和“灿都”台风期间湍流数据的曳力系数和动力粗糙度长度参数化研究*

  张小华, 毕雪岩, 高志球, 刘长炜, 彭文武, 曾智华, 杨楠, 李煜斌

  海面的曳力系数和空气动力学粗糙度长度是计算海气动量、感热和水汽通量交换必需的参数。基于在“黑格比”和“灿都”台风期间收集的涡动相关系统观测数据, 文章研究了10m风速和摩擦速度之间、10m风速和曳力系数之间、以及10m风速和动力粗糙度长度之间的参数化关系。结果表明: 曳力系数和摩擦速度及10m风速之间存在抛物线关系, 动力粗糙度长度与摩擦速度及10m风速之间存在自然指数关系; 临界摩擦速度为0.83m·s-1, 临界10m级风速为23.69m·s-1。

• 莫桑比克海峡及其邻近海区正压潮流数值模拟与能量收支分析*

  张华, 温茜茜, 彭世球

  莫桑比克海峡及其邻近海区是全球海洋潮流和潮能耗散最强的海区之一。文章利用高分辨率通用环流模式对该海区的正压潮流进行模拟, 并对该海区潮能通量和潮能耗散特征进行分析。结果表明, 莫桑比克海峡及其邻近海区的潮波主要是半日分潮占主导地位, 全日分潮可忽略不计, M2分潮形成1个左旋潮波系统和1个右旋潮波系统, S2分潮形成1个左旋潮波系统。莫桑比克海峡和马达加斯加岛南部等绝大数区域的M2和S2半日潮流是逆时针旋转, 在马达加斯加岛顶部等局部区域是顺时针旋转, 而且在海峡通道等复杂地形处潮流流速量级较大。潮能通量矢量主要来自东边界, 大部分潮能通量沿马达加斯岛北部传入莫桑比克海峡区域, 其中经过马达加斯加岛北部和进入莫桑比克海峡的M2 (S2)分潮的潮能通量分别为156.86GW (40.53GW)和148.07GW (36.05GW), S2分潮潮能通量的量级大约为M2分潮的1/5~1/4。底摩擦耗散主要发生莫桑比克海峡和马达加斯加岛南北部, 其中莫桑比克海峡M2 (S2)分潮的底摩擦耗散为1.762GW (0.460GW), 占其底部总耗散的43.74% (39.72%)。

• 四种全球大洋水汽数据产品的比较分析*

  蔡逸男, 杜岩, 陈泽生

  文章比较了卫星专用传感器微波成像仪/探测仪(SSM/I&SSMIS)、遥感系统数据集(RSS V7R01)、欧洲中期天气预报中心第5代再分析数据(ERA5)和现代回顾分析的研究与应用第2版数据(MERRA-2) 4种观测和再分析资料在刻画全球大洋水汽气候态中的异同点, 初步探究了不同尺度的大气柱水汽总量(TCWV)的变化特征和长期趋势。研究结果表明, 4种数据TCWV的空间分布、季节和年际变化较为一致。从1988至2018年, TCWV总体呈增加趋势, 其中热带海洋的年际变化显著, 增加趋势较强, 且和厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)高度相关。利用再分析数据做短时间(如1991—1997年)的TCWV趋势分析时要慎重使用ERA5和MERRA-2的数据。在研究热带区域长期水汽变化趋势时, 需谨慎使用MERRA-2的数据。

• Epsilon-变形菌趋化信号通路中偶联蛋白CheV与趋化受体蛋白的CZB结构域的功能研究

  刘煜耿, 毛颖津, 章灿川, 高贝乐

  细菌通过趋化系统感知和响应外界环境变化并进行趋利避害, 因此很多细菌进化出了非常复杂多样的趋化系统以适应不同的生态位。Epsilon-变形菌广泛存在于自然界中, 能适应不同的生态环境, 特别是深海Epsilon-变形菌能适应深海热液口和冷泉等极端环境, 其趋化系统可能有其独特之处。通过BlastP和MIST数据库分析, 我们发现大部分深海Epsilon-变形菌拥有F3类型趋化系统且具有单拷贝的双功能域融合蛋白CheV。此外, 一种特殊结构域CZB (C-terminal Zinc-Binding) 存在于深海Epsilon-变形菌的趋化受体蛋白中, 而且在部分深海Epsilon-变形菌的趋化受体中还发现并鉴定了一种新的结构域CZB-like结构域。文章以Epsilon-变形菌的模式菌株空肠弯曲杆菌(Campylobacter jejuni 81-176)为研究对象, 用细菌双杂交试验证实了CheV能与所有含MA结构域的趋化受体相互作用。用电感耦合等离子体质谱(ICP-Mass)技术证实了CZB-like结构域不能结合Zn离子, 但细菌双杂交试验证实它能介导趋化受体Tlp9与CheV的互作。

• 细胞破碎方法对Bacillus sp. DL-2胞内蛋白酶拆分乙酸苏合香酯的影响

  王晓敏, 董璐, 张继福, 张云, 胡云峰

  (R)-1-苯乙醇是手性药物合成的关键手性砌块, 在多种手性化合物的合成及医药、香料的工业生产中具有重要的作用。对筛选自西太平洋深海沉积物的Bacillus sp. DL-2进行破碎, 获取的胞内蛋白酶能有效拆分(±)-乙酸苏合香酯, 制备高光学纯的(R)-1-苯乙醇。为使拆分效果最优化, 本试验对比了表面活性剂、溶菌酶和超声法3种不同的破碎细胞方式, 并对表面活性剂和溶菌酶破碎法进行了单因素条件优化。最优方法及优化的反应条件为: 使用体积分数0.5%的表面活性剂曲拉通X-100在35℃和pH7.0条件下破碎细胞2h。经过优化后, (R)-1-苯乙醇的对映体过量值为96%, 转化率为23%, 为利用胞内蛋白酶生产手性化学品提供了参考。

• 大亚湾浮游植物粒级结构和种类组成对淡澳河河口水加富的响应*

  向晨晖, 刘甲星, 柯志新, 周林滨, 谭烨辉

  人类活动引起的营养物质输入导致大亚湾出现海水富营养化、赤潮频发和生物多样性下降等生态问题。为探究陆源输入影响下大亚湾湾顶淡澳河输入对湾内浮游植物粒级结构和种类组成的影响, 2016年10月在大亚湾进行了原位观测和培养试验。原位观测结果显示, 淡澳河口的总溶解态氮、磷浓度分别达到85.3μmol·L-1和1.5μmol·L-1。加富培养试验结果表明, 淡澳河河口水加富对总叶绿素a (Chl a)和总浮游植物丰度有显著促进作用, 并导致浮游植物粒级结构由小粒级Chl a (0.7~20μm)占主导; 浮游植物丰度中甲藻比例升高, 主要种类为锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea)和原甲藻(Prorocentrum spp.)。同样, 尿素加富也促进了浮游植物群落中小粒级Chl a和甲藻的比例增加, 且主要甲藻种类与河口水加富结果一致。无机氮、磷同时加富促进了总Chl a和浮游植物总丰度增加, 而对浮游植物粒级结构和甲藻丰度则没有明显影响。对照河口水和氮、磷营养盐加富试验结果, 说明河口水携带的溶解性有机氮源可能是导致大亚湾浮游植物群落小型化, 促进甲藻生长的关键营养盐形态, 其携带的无机氮、磷同时促进总浮游植物丰度增加。本研究结果表明有机形态营养组分对大亚湾富营养化和有害藻华可能产生重要影响。

• 南海东北部陆坡区中上层浮游动物的垂直分布*

  李开枝, 任玉正, 柯志新, 李刚, 谭烨辉

  根据2016年3月和9月南海东北部陆坡区浮游动物垂直分层采样, 比较浮游动物种类组成、丰度和生物量的垂直分布和季节变化, 探讨影响其差异的原因。文中共鉴定浮游动物225种, 其中3月和9月分别出现150种和169种; 桡足类种数达132种, 其次是毛颚类和管水母类, 各18种; 浮游动物种数在50~100m水层最高, 一般随水深增加而减少。浮游动物丰度和生物量主要集中在0~100m, 二者在100m以深水层随深度增加而降低, 而水柱生物量在100~1000m占总水柱生物量的60%以上。浮游动物优势种季节和垂直变化明显, 3月近海种如普通波水蚤(Undinula vulgaris)和微刺哲水蚤(Canthocalanus pauper)等在100m以上水层丰度较高; 9月外海种如达氏筛哲水蚤(Cosmocalanus darwinii)和黄角光水蚤(Lucicutia flavicornis)等在100m以浅水层相对于3月丰度增加; 隆线似哲水蚤(Calanoides carinatus)在3月丰度和平均体长高于9月, 并且体长较大者主要分布在深层。浮游动物可分0~100m、100~400m和400~1000m三个群落, 因不同水层种类组成和丰度差异引起。浮游动物丰度和生物量的垂直变化与温度、叶绿素a质量浓度等因子呈显著正相关。南海东北部陆坡浮游动物季节和垂直变化受季风、沿岸流和中尺度涡的影响。

• 高温对褐藻羊栖菜逆境生理的影响

  刘丽杰, 林立东

  分别在27℃和32℃高温条件下培养羊栖菜(Sargassum fusiforme), 以在22℃培养条件下生长的羊栖菜作为对照, 在培养的第0、1、3、5和7天分别取气囊样品, 采用植物生理学试验方法探讨高温胁迫对羊栖菜细胞膜损伤、渗透调节和抗氧化保护的影响。结果表明: 1) 高温胁迫导致羊栖菜细胞的相对电导率提高和丙二醛(MDA)质量摩尔浓度增加, 膜系统受到了损伤, 造成体内离子外渗、细胞膜脂发生过氧化; 2) 细胞内积累了可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸等渗透调节物质并且胁迫组始终高于对照组, 其中可溶性蛋白在胁迫第7天时达到最大值(11.4μg·mg-1), 而可溶性糖和脯氨酸均呈现先升高后降低的趋势, 分别在高温培养的第3天和第5天时达到最大值; 3) 受到高温胁迫后, 羊栖菜超氧化物歧化酶(SOD)比活性增强, 而过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)比活性在高温胁迫过程中呈现下降的趋势, 说明羊栖菜主要通过抗氧化酶SOD比活性增强来降低胁迫对藻体带来的伤害。总之, 羊栖菜对高温胁迫比较敏感, 温度越高, 培养时间越长, 羊栖菜受到的伤害越大。

• 马氏珠母贝PfAQP4免疫功能初探

  潘肖兰, 刘惠茹, 许濛, 许瀚之, 张华, 何毛贤

  文章对马氏珠母贝水通道蛋白基因PfAQP4进行免疫功能分析。利用实时荧光定量分析免疫刺激和RNA干扰后PfAQP4及免疫相关基因的表达模式, 旨在为马氏珠母贝自然免疫研究提供新的资料。结果表明, 注射脂多糖LPS后, 在外套膜组织中PfAQP4 mRNA表达量在24h时显著上调(p<0.05), 在消化腺中PfAQP4 mRNA表达量先在12h时显著下调(p<0.05), 后在24h、36h和48h时显著上调(p<0.05)。注射聚肌胞poly(I:C)后, 在外套膜组织中PfAQP4 mRNA表达量在36h时和48h时显著上调(p<0.05), 在消化腺中PfAQP4 mRNA表达量在48h时显著上调(p<0.05)。RNA干扰PfAQP4表达后, 免疫相关基因CuZn-SOD在外套膜中的表达量显著下降(p<0.05), Pearson相关性分析显示PfAQP4与CuZn-SOD的表达存在显著正相关(r=0.818, p<0.001)。综上所述, PfAQP4参与马氏珠母贝的免疫应答。

• 琼东南盆地陆架区晚中新世以来断层活动性研究

  胡守祥, 姚衍桃, 李健, 李爽, 汪灵, 詹文欢, 李伟, 冯英辞

  对琼东南盆地陆架区晚中新世以来的断层活动性进行研究, 有助于理解南海西北部晚中新世以来的构造演化, 也对该区钻井平台的安全性评估、海洋工程勘查以及区域稳定性评价等有重要意义。研究区断层走向主要为NWW向, 多数断层在晚中新世时期停止活动。通过对断层几何形态的统计分析以及使用高分辨率断层落差图法(T-Z图示法)对断层活动性进行量化分析, 结果显示: 断层活动性在晚中新世末期(5.5Ma)发生转变; 研究区南部的断层落差值大于北部; 南部断层停止活动的时间较北部断层稍晚。这些研究成果表明, 晚中新世末期研究区断层受构造应力变化的影响, 在生长发育过程中断层活动性质发生了改变, 由逆断层转为正断层。红河断裂带对琼东南盆地的构造演化起着重要的控制作用, 文章推测研究区断层活动性变化是由红河断裂带的构造反转所导致, 因为红河断裂带在5.5Ma时发生了走滑运动的反转, 与研究区的断层活动性变化在时间和性质上相耦合。

• 基于高频地波雷达资料的海南中东部近海表层海流特征

  周旋, 李自强, 安玉柱, 张耀文, 杨晓峰

  利用海南中东部近海海域高频地波雷达观测得到的2019年4月—2020年3月表层海流资料进行潮流调和分析和余流分析。结果表明: 海南中东部近海海域以不规则半日潮流为主, 半日分潮M2和S2以往复流为主, 全日分潮O1、K1以顺时针旋转流为主, M2、S2、O1、K1分潮最大潮流流速的比为1 : 0.51 : 0.60 : 0.65, M2为最主要分潮。最大可能潮流流速分布从西南方向向东北方向逐步增大, 最大值为35cm·s-1。余流受东亚季风影响较大, 季节变化特征显著, 呈夏季形态(6月—8月)、冬季形态(9月—次年2月)和过渡形态(3月—5月)。夏季形态流向东北, 平均流速29cm·s-1; 冬季形态持续时间最长, 流向西南, 平均流速36cm·s-1, 大于夏季形态; 过渡形态为冬季形态向夏季形态的转变期, 流向分布较复杂, 平均流速13cm·s-1, 明显小于夏季和冬季形态。从全年来看, 西南向流动的时间最长、流速最大, 海南中东部表层海水物质输运自东北向西南。

• 基于南海波浪要素的波浪滑翔机翼板参数优化设计与仿真

  吴世其, 洪梅, 陈希, 毛科峰, 刘科峰

  针对南海不同波浪要素条件下波浪滑翔机翼板参数设计的问题进行研究。基于欧洲中尺度天气预报中心大气和海洋全球再分析数据集(ERA5), 对南海不同季节以及台风经过时的波高波周期进行统计。并利用FLUENT软件研究南海不同波浪要素条件下翼板最大偏转角度、转轴位置以及翼板间距对波浪滑翔机水下翼板平均推力的影响。仿真结果表明, 波高越大, 翼板最大偏转角度也应相应增大, 才能保证翼板获得更大的推力; 在南海波浪要素条件下, 翼板转轴位置选取在翼板前端1/5处较佳; 适当增加翼板间距能够提高翼板获得的推力。通过对翼板被动摆动进行仿真, 得到了翼板在不同参数设置下产生的推力, 为波浪滑翔机翼板设计提供参考。

• 典型海岛生态环境物联网信息感知及传输技术

  李彩, 张振昭, 曹文熙, 蔡梓枫, 张现清

  海岛生态物联网是海岛生态环境监测与物联网相结合的新技术, 对生态环境监测信息的集成共享、灾害预警、资源合理开发利用具有积极推动作用。文章结合庙湾岛珊瑚生态修复应用需求, 基于海岛生态人文环境特点, 对海岛生态环境物联网技术展开研究, 重点研究了珊瑚修复区海底生境参数感知技术、岸基供电控制及信息中继技术、物联网数据传输技术及远程服务器终端遥控及信息接收和管理技术等生态物联网关键技术, 可望为海岛生态物联网建设提供参考, 为海岛生态修复及健康评估提供技术支撑。

• 一种新型水下声学浮标在目标探测中的应用

  王超, 韩梅, 孙芹东, 张小川

  针对海上目标探测问题, 将矢量水听器和Argo浮标相结合, 可构建一种具有水中目标探测能力的新型水下声学浮标平台。该浮标平台可多次上浮和下潜, 具有在位时间长、隐蔽性能高、成本低等特点, 单台水下声学浮标即可实现海上目标探测, 利用多台水下声学浮标可快速形成大面积区域覆盖能力。为进一步验证水下声学浮标对海上目标探测性能, 2019年8月在南海海区开展了多台水下声学浮标海上试验, 数据处理结果表明: 南海夏季典型声速剖面下, 水下声学浮标对船长42m航速8.4kn的水面航船目标最远探测距离可达13.8km, 目标估计方位均方根误差最优可达5°, 在水面航船距离最近的1.9km处, 目标估计方位标准差可达2°。

• 海洋亚硝酸盐氧化细菌的多样性分布及其生态功能研究进展

  洪义国, 焦黎静, 吴佳鹏, 龙爱民, 王伟

  微生物介导的硝化过程是全球氮循环的一个重要环节, 其中催化亚硝酸盐氧化过程的功能菌亚硝酸盐氧化菌(NOB)受到越来越广泛的关注。目前已鉴定的NOB涵盖4个菌门, 分属7个菌属。其中, 亚硝化螺旋菌属(Nitrospira)由于多样性高、分布广泛成为近年来的研究热点。文章综述了NOB多样性组成、系统进化关系、生态分布特征以及亚硝酸盐氧化和自养固碳的过程机制, 阐述了其在海洋碳氮生物地球化学循环中的功能, 并展望了本领域的研究热点。