热带海洋学报杂志

热带海洋学报杂志2025年第6期

• 基于逐步订正的国产卫星遥感海表温度数据融合*

  牛浩然, 王喜冬, 高振博, 陈志强

  海表温度(sea surface temperature, SST)作为大气海洋圈层的重要环境变量之一, 对于海洋学的研究具有重要意义。本文基于国产海洋(HaiYang, HY)和风云(FengYun, FY)卫星遥感SST数据, 利用逐步订正数据融合方法, 研制了“海上丝绸之路”沿线海域自主化、高时空分辨率卫星SST融合产品。首先利用iQuam实测数据开展了海洋卫星和风云卫星的SST观测数据精度评估, 同时对HY-1C和HY-1D卫星进行了偏差校正; 其次, 利用HY-1C、HY-1D、HY-2B、FY-3D、FY-3E和FY-4B的SST数据以及多尺度逐步订正融合算法, 制作了2024年4月至6月“海上丝绸之路”沿线海域逐日0.1°×0.1°分辨率SST融合产品; 最后, 利用iQuam实测数据评估了融合产品精度。结果发现, 融合产品平均偏差为0.08℃, 均方根误差为0.67℃, 产品精度较好。不同SST融合产品的功率谱分析结果表明, 本文生成的SST融合产品较OISST (optimum interpolation sea surface temperature)产品在刻画100km以小尺度特征上更有优势, 与OSTIA产品在50~100km尺度上性能相当, 体现了融合产品良好的应用潜力。

• 广海湾海域潮位多峰特征及原因分析

  乔光全, 徐润刚

  在2024年广海湾附近海域夏季潮位观测期间, 发现该海域存在低高潮多峰现象, 这种异常的潮位数据给工程应用造成一定困扰。作者通过潮位重构、理论分析和数值模拟等方法, 对造成多峰现象的原因进行了探讨。认为该海域的M4分潮的比重较大是主要原因, 其与全日分潮、半日分潮的共同作用, 导致了这种多峰现象。通过改变潮汐边界、近岸水深、地形等影响因素, 构建不同的数值模型, 探讨了M4分潮大振幅的原因。结果表明, 广海湾附近海域本底的M4分潮整体较大, 其与M2分潮的振幅比已经接近多峰现象的临界条件。而独特的岛屿和近岸浅水地形, 使广海湾浅海分潮的振幅进一步增大, 形成低高潮的多峰现象。该研究解释了该海域多峰潮位的原因, 为附近海域潮位在生态防护、航运和近岸工程等方面的应用提供了一定的理论支撑。

• 台湾海峡西岸2021年春季一次持续性海雾过程边界层特征研究*

  段卿, 孙玮, 卞逸舒, 林秋寒, 林文

  使用厦门翔安2021年3月29日—4月3日的自动站、微波辐射计及风廓线雷达资料, 对海峡西岸一次持续5d的海雾过程进行研究, 分析了雾的边界层特征。研究发现: 本次海雾过程均呈现出夜间生成发展、中午减弱并暂时消散的特征, 液态水路径的最大值出现在两段降水中间(4月1日02—07时)最大达到2kg·m-2, 低能见度出现时地面绝对湿度最高可达17~18g·m-3, 逆温层主要出现在50~800m的高度。逆温层的存在是维持本次海雾的重要条件, 逆温层减弱使雾减弱甚至消散; 本过程中逆温层厚度减小出现两种现象, 一种是逆温层顶部高度基本保持不变、逆温层底部抬升, 另一种是逆温层顶部和底部均向上抬升, 这与逆温层顶部附近大气温度变化有关, 前者使得逆温强度减弱, 后者使逆温层消失, 雾随之消散。西南风带来暖湿气流, 为本次海雾的形成提供水汽条件; 地面水汽充沛时, 强上升气流会将雾抬升形成层云, 水汽积累到一定程度后形成微弱降水。本次海雾过程中的微弱降水虽消耗了空气中的水汽, 使雾短暂减弱, 但在微弱降水结束后地面雨滴蒸发, 为雾的再次加强或下一次降水的产生提供条件。液态水含量在本次雾过程中出现三次向上跃增, 跃增出现在逆温层顶之上, 降水均出现在液态水跃增之后。

• 基于RLPSO算法的卷积神经网络地震P波识别方法研究*

  王罗文, 杨泽荣, 文永鹏, 朱心科, 颜波, 秦华伟

  针对海洋地震P波实时监测系统的地震P波识别需求, 设计了一种基于深度学习的地震P波识别算法。该算法通过构建卷积神经网络和强化学习粒子群优化算法的混合地震P波识别模型, 利用先验地震数据对模型进行训练, 并采用RLPSO (reinforcement learning particle swarm optimization)算法对卷积神经网络(convolutional neural network, CNN) 模型中的超参数进行迭代优化。将优化后的超参数代入CNN模型后, 实现了地震P波的识别。为了验证算法的有效性, 采用测试数据集对不同算法进行了仿真测试。实验结果表明, 该算法在训练过程中表现出更低的训练损失和更高的识别准确率。此外, 该算法在低信噪比条件下仍能保持较高的识别精度, 展现了较强的鲁棒性, 满足了海洋地震P波实时监测系统的地震P波识别需求。

• 珠江三角洲河口湾现代生物遗迹的组成和分布特征

  刘泽宇, 张国成, 王媛媛

  珠江三角洲河口湾受到波浪、潮汐和河流共同作用, 沉积环境独特, 现代生物遗迹丰富, 而生物遗迹可以提供沉积过程中环境变化的高灵敏信息, 高精度识别珠江三角洲河口湾生物遗迹的组成, 建立生物遗迹分布与沉积环境的关系模式, 可丰富现代河口湾的遗迹学知识。本文运用沉积学和遗迹学方法深入研究珠江三角洲河口湾生物遗迹, 通过盐度、粒度、浑浊度分析及 X 射线计算机断层扫描和重构方法对采集的岩心进行测试, 精细研究了不同微环境中的生物遗迹特征, 结果表明: (1)造迹生物主要包括螃蟹、双齿围沙蚕、弹涂鱼、寄居蟹和沙蚬等, 层面遗迹以爬行迹和足辙迹为主, 亦有拖迹、觅食迹、挖掘迹、鸟足迹和沙蚕粪粒, 层内居住迹最为丰富, 潜穴形态表现为I形、Y形和U形; (2)珠江三角洲河口湾生物遗迹在空间分布上存在不均衡性, 潮坪的生物遗迹类型多样性和密度较其他微环境高; (3)底栖造迹生物栖息于沉积底层中的不同空间位置, 小螃蟹、弹涂鱼和沙蚬栖息在沉积层浅层, 大螃蟹和双齿围沙蚕在中层, 深层主要由双齿围沙蚕占据, 反映出其对生态空间的适应性和扰动强度。该研究为珠江三角洲河口湾现代沉积学和遗迹学提供实证资料, 并为古遗迹学和古环境重构提供了基础资料, 增强对古河口湾环境的精准理解。

• 近40年永兴岛造礁石珊瑚动态变化及其控制因素

  吴绵璇, 罗孝文, 张永战

  全球珊瑚礁正持续退化, 通过有效降低区域性珊瑚礁退化造成的地区压力, 以减轻日益增加的全球压力的影响, 现已成为共识。南海西沙群岛珊瑚礁是“印度洋—太平洋珊瑚礁区”的重要组成部分, 在近年来的珊瑚礁生态监测调查中, 呈现出不同程度的退化现象。准确把握其动态变化与主控因素, 是对珊瑚礁区进行及时有效管理的重要基础。本文梳理了1984—2021年西沙永兴岛珊瑚礁调查获取的珊瑚覆盖率、补充量及白化率等生态指标数据, 统计分析表明: 近40年来, 西沙永兴岛造礁石珊瑚总体呈现“良好生长—急剧退化—缓慢恢复—再次退化”的4阶段动态变化, 1984—2006年呈良好生长状态, 2006—2011年出现急剧退化阶段, 2011—2019年缓慢恢复, 2019—2021年又重新退化。长棘海星和珊瑚热白化分别是永兴岛造礁石珊瑚发生急剧退化和再次退化的主要控制因素, 珊瑚疾病在急剧退化阶段产生了一定的影响, 人类活动一定程度上抑制了珊瑚急剧退化后的迅速恢复, 同期珊瑚热白化影响了其后续恢复。相比大堡礁造礁石珊瑚急剧退化后持续恢复的变化状况, 永兴岛造礁石珊瑚退化程度更为严重, 后续10年都呈现低速恢复状态。

• 中国石莼属海藻新记录种——大野石莼(Ulva ohnoi)的形态与多基因标记分析

  曾昭钧, 谢恩义, 崔建军

  本文报道了采自广西防城港和广东湛江的中国石莼属海藻一新记录种——大野石莼Ulva ohnoi Hiraoka & S.Shimada 2004, 详细描述了其形态特征并进行了多基因标记分析。结果表明, 大野石莼具固着个体和漂浮个体, 藻体呈浅绿色, 长15~60cm, 单生或丛生, 质脆, 易撕裂, 外观呈圆形、长卵形或不规则形; 藻体细胞表面观呈方形或多边形, 不规则排列, 边缘具齿状凸起; 藻体上部和中部相似, 细胞尺寸为10~20µm×5~15µm, 厚度为20~45µm; 藻体基部细胞近圆形, 尺寸为10~30µm×10~22µm, 基部厚度为70~90µm。rbcL和tufA基因序列分析结果显示, 采集的样本均与GenBank中的大野石莼序列聚在一支, 有高Bootstrap值与后验概率支持, 彼此间遗传距离为0~0.1%。本研究丰富了我国石莼属的物种多样性, 强调了分子生物学技术在绿藻物种鉴定中的重要性, 为我国海藻资源保护及利用提供了基础分类学资料。

• 湛江海域5种江蓠属物种(江蓠科, 红藻门)的形态与分子鉴定研究

  李能辉, 吕正文, 蔡红艳, 李航, 曾俊, 何海萍, 朱宇珍, 吴科锋, 赵卫, 谭华强, 罗辉

  湛江地处我国南海海域, 海藻资源丰富。为澄清该地区江蓠属物种多样性, 本研究通过形态学、解剖学和分子分析方法, 对湛江海域潮间带大型海藻资源进行了分类学研究。结果表明, 共鉴定出5个物种, 分别为海南江蓠(Gracilaria hainanensis)、刺边江蓠(G. spinulosa)、缢江蓠(G. salicornia)以及两个未定种(Gracilaria sp.)。并探讨了这5个江蓠物种的分类现状, 指出了现分类体系中尚存在的一些问题与争议。本研究不仅澄清了湛江海域江蓠属物种的分类地位, 也为该地区红藻资源的开发与生物多样性保护提供理论依据。

• 网采镜检与全息粒子成像综合分析贻贝养殖区浮游植物群落特征

  杨天炜, 林军, 焦俊鹏, 吴越

  本文基于2023年8月期间在浙江省枸杞岛贻贝浮筏式养殖场利用网采镜检以及水下数字全息粒子成像系统(LISST Holo2)进行调查获得的浮游植物实测数据, 对网采和粒子影像数据进行综合比较研究, 并分析其群落结构晨昏动态变化及影响因子。调查期间共鉴定出5门38属75种浮游植物, 其中夜光藻(Noctiluca scintillans)和笔尖形根管藻(Rhizosolenia styliformis)等为主要优势种, 且养殖区正处于夜光藻赤潮暴发阶段。养殖水层浮游植物种类与丰度低于全水层, 但其共现网络复杂度更高, 群落稳定性及种间互作更强。潮汐对全水层浮游植物分布影响显著[广义相加模型(generalized additive models, GAM)解释量57.4%], 而养殖水层丰度变化主要受光照主导(P=0.016)。LISST Holo2共鉴定出3门34属浮游植物, 占网采镜检鉴定结果的89.4%, 在大粒径藻类(如夜光藻)监测中与传统网采镜检结果高度一致(优势度曲线R²>0.8)。LISST Holo2观测与传统采样相比, 解决了其样品保存和处理繁琐, 数据获取滞后以及难以测量浮游植物粒径大小等问题, 本研究验证其在大粒径藻类监测中的可靠性, 有助于未来海洋生态系统监测与保护的研究。

• 华南沿海潟湖反硝化微生物活性与群落特征分析

  容清, 冼汉标, 董旭辉, 叶飞, 吴佳鹏, 王雨, 李佳慧, 洪义国

  潟湖是沉积物参与反硝化的重要场所, 但目前对潟湖反硝化的研究还存在诸多空白。本研究旨在探讨华南沿海潟湖中反硝化微生物的活性及其群落影响因素, 以揭示潟湖生态系统中氮循环的关键机制。研究选取了华南地区三个典型线形潟湖, 通过测定水体和沉积物的理化参数, 结合反硝化速率和宏基因组测序数据, 分析了三种反硝化功能基因(nirK、nirS、nosZ)群落组成及其环境影响因素。结果表明, 华南潟湖沉积物的反硝化速率显著低于海洋沉积物平均水平, 主要受限于沉积物中低营养盐浓度、较高的水体透明度和有限的水体交换能力。三种反硝化功能基因群落中nirK基因的丰度和多样性显著低于nirS和nosZ, 各潟湖中基因丰度及多样性与距潟湖入口距离未呈现一致的变化规律。不同潟湖中, nirK、nirS、nosZ的群落组成存在显著差异, 目水平上的优势物种分别为Nitrosopumilales、Oceanospirillales和Flavobacteriales, 主要群落组成与海洋环境中的反硝化微生物更加接近。水体透明度、pH、氨氮浓度是调控三种反硝化功能基因群落组成的关键环境因子。nirS群落更多受到沉积物理化参数影响, 而nirK群落更多地受到水体理化参数影响。nirS和nosZ群落受相同环境因子的影响更多, 包括水体透明度、沉积物亚硝酸盐和总氮总磷浓度。本研究为认识潟湖生态系统的反硝化功能与微生物群落组成提供了数据支撑, 并为潟湖的保护和管理提供了依据。

• 珊瑚共附生嗜盐单胞菌原噬菌体上的HicAB毒素-抗毒素系统的鉴定及其结构分析

  张雨, 刘自尧, 王晓雪, 陈冉

  噬菌体与细菌宿主的相互作用对珊瑚健康和珊瑚礁稳定性具有重要影响, 也是病毒学领域的研究热点之一。为应对噬菌体的感染压力, 细菌进化出多种固有和适应性免疫系统, 其中毒素-抗毒素(toxin-antitoxin, TA)系统是重要的防御机制之一。本研究通过生物信息学分析预测, 珊瑚共附生嗜盐单胞菌Halomonas meridiana SCSIO 43005 (Hm43005)所携带的原噬菌体Phm2中的CTT34_05265和CTT34_05260基因分别编码HmHicA和HmHicB蛋白, 并通过大肠杆菌生长实验证实其构成TA系统。Pull-down和细菌双杂交实验进一步验证了HmHicA与HmHicB之间的相互作用。凝胶迁移阻滞实验(electrophoretic mobility shift assay, EMSA)和DNaseⅠ足迹实验表明, HmHicB通过特异性结合hicAB启动子-35区上游和-10区的回文序列, 发挥转录自调控功能。此外, HmHicB单独表达对宿主表现出轻微毒性, 提示抗毒素蛋白在细胞内可能具有其他调控靶点。结构分析显示, HmHicA具有核糖体非依赖性RNA切割酶活性, 而HmHicB包含N端毒素结合结构域和C端DNA结合结构域。HmHicB通过C端形成同源二聚体, 并与HmHicA以2:2的化学计量比形成复合物。HmHicA带正电荷的活性口袋与HmHicB带负电荷的毒素结合结构域之间的相互作用, 以及HmHicA His24活性位点的包埋, 可能是抗毒素抑制毒素活性的分子机制。这些研究结果为深入解析该TA系统的性质及其生理生态功能奠定了重要基础。

• 北部湾茅尾海潮滩外来红树无瓣海桑时空演替

  谢小魁, 李兴荣, 王日明, 戴志军, 龚受基, 庞文鸿, 张尚宇

  非本地红树通过占据土著物种栖息空间并迅速扩张, 对区域乡土红树生态多样性构成严重威胁。本文以广西“茅尾海红树林自然保护区”为例, 基于2000年至2023年的多时相遥感影像、无人机航拍和现场调查数据, 采用机器学习技术对外来红树无瓣海桑在茅尾海的时空动态及其主控缘由进行探讨。主要结果表明: (1)2002—2023年间, 无瓣海桑分布面积从零逐渐增加至1076.77hm2, 其中2002—2015年以每年11.43hm2的速率缓慢增加, 到2015年达138.20hm2; 2015—2023年为快速扩张阶段, 以年均116.46hm2的速度增加; (2)无瓣海桑展现出显著的梯度分布格局, 在茅尾海西部无瓣海桑呈现聚集分布, 在中部潮滩与本地红树林镶嵌分布, 在东部潮滩呈点状零星分布, 其扩张分为2个阶段: 2002—2014年间自西部康熙岭潮滩沿大榄江河岸扩散; 随后在2015年跨越大榄江, 侵入茅尾海中部, 2015—2023年趋向东部潮滩扩散; (3)人工引种与保护区红树林保育是茅尾海无瓣海桑定植和持续扩张的直接原因, 入海径流携带的泥沙促使潮滩淤高为无瓣海桑扩张提供了空间基础, 而地转偏向力引起的涨潮力右偏是无瓣海桑东扩和沿江向上游迁移的主因。本研究为控制无瓣海桑在茅尾海的快速扩散, 维护本地红树林生态系统的健康与生物多样性提供部分理论和数据支撑。

• 钦州湾茅岭江河口红树林湿地动态变化过程

  王日明, 苏金恒, 戴志军, 吴天亮, 谢晓雯, 黄春梅, 李兴荣, 张尚宇

  热带及亚热带潮间带红树林湿地拥有极为重要的滨海生态系统, 在抵御台风、护岸与固碳等方面具有重要价值。然而, 复杂的陆海相互作用与人类活动易引起红树林湿地发生较大规模损失。理解红树林湿地动态变化有利于全面掌握其变化与缘由, 为其受损修复提供关键支撑。为此, 本文基于Google Earth Engine平台获取的1992—2021年钦州湾茅岭江河口的23景陆地卫星TM(thematic mapper)与OLI(operational land imager)影像, 逐年提取红树林湿地面积, 以5年间隔诊断研究区6个时期4种土地覆盖类型面积, 以及170多条横断面上红树林林缘线和潮滩水边线, 揭示红树林湿地动态变化。结果表明: (1)截至2021年, 茅岭江河口1494.40hm2的潮滩分布有以桐花树为建群种的红树林707.76hm2, 红树林主要分布在大坜墩外滩和团和岛尾潮滩, 靠干流南侧梁屋外滩红树林分布最少; (2)1992—2021年, 茅岭江河口潮滩经历了“增加—减少—增加”的变化过程, 红树林湿地面积持续增加; (3)1992—2021年间养殖塘建设占用红树林是区域红树林面积阶段性减少的主要原因, 2002年以来相继启动的人工种植红树林项目导致红树林面积大幅度增加, 潮滩发育是红树林向海扩张的主要原因。

• 深圳不同红树林群落生物量和碳储量

  粟春青, 高育慧, 罗炘武, 韩梦梦, 宫彦章, 郑卫国

  探究不同海岸条件下深圳红树林的群落特征及碳积累功能, 对深圳宝安西湾红树林、大鹏鹿咀山庄红树林、福田红树林国家级自然保护区3个红树林湿地的主要红树群落进行植物生长指标、土壤有机碳与植株碳含量测定, 对不同群落的生物量与土壤碳密度进行了对比研究。结果表明: 秋茄、海桑、无瓣海桑是深圳3个样点红树林群落的建群种、优势种或伴生种; 3个样点以西湾红树林的秋茄和海桑+无瓣海桑群落的植被碳密度最高, 分别为88.03和233.56t·hm-2; 福田红树林保护区具有最高的土壤有机碳密度(63.10g·kg-1)和土壤碳密度(134.65t·hm-2), 但其土壤含水量与土壤容重均显著低于其余2个样点; 大鹏鹿咀山庄红树林群落物种组成最丰富, 土壤容重最大, 而群落株高、胸径及生物量均较小; 不同红树群落均以无瓣海桑群落的树高、胸径与植被碳密度最高, 但其土壤有机碳含量、土壤碳密度均最小, 福田自然秋茄林的土壤有机碳含量高于其余乡土与外来红树林; 9种红树植物茎、叶、果的有机碳含量均以秋茄最高, 以老鼠簕最低, 不同器官碳含量中, 秋茄、木榄均以果实含量最高, 其余红树植物以茎、叶的有机碳较大。

• 适用于海砂勘查的碎屑沉积物分类方法探讨

  林明智, 陈波, 陈旸

  近十年迎来了海砂勘查和海砂矿权市场化出让的快速发展期, 粤桂闽近岸出让海砂资源量约3.9×108m³。然而, 应用于海砂沉积物分类的方法众多, 但尚未形成适用性强的分类方案。基于近年来海南岛周边海域海砂勘查结果, 对比常用近浅海沉积物分类方法及其应用效果, 本文提出一套相对适用的海砂沉积物分类方法。该方法采用菱形图表示, 其中简分类型划分为砾(G)、砂质砾(sG)、泥质砾(mG)、砾质砂(gS)、砾质泥(gM)、砂(S)、泥质砂(mS)、砂质泥(sM)、泥(M)9种沉积物类型, 论文进一步给出了细分方案, 以达到和Folk分类方法高度兼容。提出的海砂沉积物分类法兼具描述性和解释性, 在保证简洁性的同时, 又充分考虑砾、砂、粉砂、黏土的粒级含量的意义, 兼顾了野外和室内沉积物分类的可操作性。

• 基于网络药理学、分子对接和量子化学虚拟筛选潜在抗骨关节炎海参活性肽及其机理*

  段艾伶, 黎思, 赵祥弹, 陈华, 万鹏, 陈得科, 蔡冰娜, 潘剑宇

  骨关节炎(osteoarthritis, OA)是一种慢性关节退行性疾病, 其特征是关节软骨逐渐丧失和关节结构的破坏。本文研究了海参肽在抗OA的潜在作用, 通过计算机模拟胃肠道酶解过程和在线数据库预测, 筛选出海参蛋白中的活性肽段。结合网络药理学、分子对接和量子化学计算, 虚拟筛选得出一条具有潜在抗OA活性的海参候选肽(phenylalanine-aspartic acid-proline-valine-isoleucine-glutamic acid-glutamic acid-tyrosine-histidine-asparagine-glycine-phenylalanine, FDPVIEEYHNGF)。进一步的分析揭示, 该肽可能通过调节白细胞介素-17和肿瘤坏死因子信号通路, 抑制炎症反应、胶原降解以及基质金属蛋白酶的活性, 缓解OA。海参肽可能与OA的潜在核心靶点金属蛋白酶9、白细胞介素-17受体A亚基形成氢键, 进而影响相关信号通路, 减少炎症反应, 干预细胞外基质重塑, 减轻对胶原的破坏。本研究为海参肽作为功能性食品成分应用于骨关节炎的食品开发提供了新的思路。

• 海绵共附生真菌Penicillium crustosum SCSIO 41442活性代谢产物研究

  梁嘉琦, 陈欣琪, 陈仪, 丛梦静, 曹沁琳, 黄晓雯, 刘永宏, JAYASINGHE Lalith, 陈春梅, 周雪峰

  从海绵共附生真菌Penicillium crustosum SCSIO 41442中分离得到1个新生物碱diacedolinate(1)和14个已知化合物(2~15)。通过光谱学分析和电子圆二色谱(ECD)测定了所有化合物的结构, 并对这些化合物进行了抗氧化和抗菌活性测试。结果表明, 化合物1具有弱抗氧化活性, 半抑制浓度(half maximal inhibitory concentration, IC50)为(71.00±0.14)μg·mL-1。与阳性对照维生素C相比, 化合物2表现出强抗氧化活性, IC50为(1.25±0.10)μg·mL-1。化合物9、10、11和15对耐甲氧西林葡萄球菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA)、Colletotrichum asianum HNM 408、Colletotrichum acutatum HNM RC178 和 Alternaria alternate多种病原菌表现出广谱的抗菌活性, 最小抑菌浓度(minimum inhibitory concentration, MIC)为2.5~160μg·mL-1。这些化合物的活性均为首次报道。