海洋在调节全球气候和生物地球化学循环等方面起着关键作用.基于1900-2017年间Web of Science数据库中的SCI论文,利用TDA等工具对海洋科学领域进行了文献计量,并对比分析了国际主要海洋科研机构的学术影响力,以期从宏观尺度上为海洋保护决策提供参考.结论如下:(1)发文量较多的国家有美国、英国、法国、中国和德国;(2)发文量较多的机构有中国科学院、美国海洋和大气管理局、美国加尼福利亚大学、俄罗斯科学院和美国伍兹霍尔海洋研究所;(3) Journal of Geophysical Research-Oceans是海洋科学领域刊文量最大的SCI期刊,刊文主题主要集中于海洋物理、海洋地质和海洋气候等方面;中国在Acta Oceanologica Sinica的发文量最大,但其高水平的海洋科学论文数量需进一步突破;(4)基于h-指数的学术影响力分析结果表明,美国伍兹霍尔海洋研究所和美国斯克里普斯海洋学研究所在15个国际主要海洋研究机构中的排名分别居于第1、2位,中国亟待提升其在海洋领域的国际学术影响力;(5)当前主要关注点为:热点海洋区域(北冰洋、南大洋、北极、南极洲)、海洋监测技术(遥感技术、稳定同位素)、海洋生态系统结构(浮游植物、浮游动物、沉积物)、海洋环境变化(气候变化、海洋酸化、海冰);(6)未来重要研究方向有:海洋生态系统-全球气候变化耦合关系、利用新兴技术监测海洋动态、深海生态系统结构与功能、多领域涉海学科的交叉融合等.

冲绳海槽热液区独特的地质环境孕育了特殊的生物群落,硫氧化细菌作为生物地球化学循环的重要参与者在热液生态系统中发挥着至关重要的作用.[目的]通过硫氧化菌株的分离培养揭示冲绳海槽热液区可培养硫氧化细菌的多样性和硫氧化活性.[方法]采用多种培养基对冲绳海槽热液区不同沉积物样品中的硫氧化细菌进行富集培养和分离纯化;利用16S rRNA基因序列确定硫氧化细菌的分类地位并进行系统发育分析;采用碘量法对典型硫氧化菌株硫氧化活性进行检测.[结果]本研究从冲绳海槽热液区样品中共分离鉴定85株硫氧化细菌,分属于α-变形菌纲、γ-变形菌纲、放线菌门和厚壁菌门,优势属为氢弧菌属(Hydrogeno vibrio)、拉布伦氏菌属(Labrenzia)、深海海旋菌属(Thalassospira)和海杆状菌属(Marinobacter).硫氧化活性检测结果表明,7株典型硫氧化菌株对硫代硫酸钠的降解活性介于31％-100％之间,其中泰坦尼克号盐单胞菌SOB56 (Halomonas titanicae SOB56)、南极海杆状菌SOB93(Marinobacter antarcticus SOB93)、印度硫氧化粗杆菌SOB107 (Thioclava indica SOB 107)和嗜温氢弧菌CJG 136 (Hydrogenovibrio thermophiles CJG136)可以完全降解硫代硫酸钠.[结论]冲绳海槽热液区可培养硫氧化细菌的多样性丰富,为研究该热液区的硫循环过程提供了实验材料和理论基础,多种硫氧化活性菌株的获得极大地丰富了菌种资源,为探究深海热液区硫循环的能量代谢途径和分子机制奠定基础.

本文利用中国第31-33次南极科学考察在罗斯海陆架区采取的表层沉积物样品,研究了生物硅含量、硅质微体生物遗骸丰度分布特征和放射虫属种组合及其与海洋环境和生态的关系.研究显示,区域上生物硅含量是硅藻、放射虫和海绵骨针共同沉积的结果.其中,高的硅藻和放射虫丰度指示了罗斯海陆架区西部表层水初级生产力,而高的海绵骨针丰度可能与悬浮食物来源有关.主要放射虫属种的Q型因子分析将37个放射虫优势种归为四类属种组合.其中,以Antarctissa denticulata为优势种的组合代表寒冷的南极表层水;以Plectacantha oikiskos-Antarctissa(?)sp.1为优势种的组合指示水深和地形变化大、高初级生产力的近岸环境,代表罗斯海季节性海冰生成活跃的冰缘区;以Antarctissa strelkovi-Trisulcus borealis为优势种的组合中,A.strelkovi可能指示表层水硅酸盐浓度较高的浅水环境,而Trisulcus borealis和其它优势种可能受到多种环境因素的共同影响;以Lithomelissa setosa为优势种的组合主要受到上层冷暖水团混合的影响较大,可能指示侵入罗斯海陆架中部的变性绕极深层水.

[背景]科学研究表明,由于南极环境条件特殊,微生物资源丰富,有望筛选出功效显著的抗菌微生物.[目的]以黄瓜枯萎病致病菌木贼镰刀菌(Fusarium equiseti)为指示菌,从南极沉积物中分离筛选具有拮抗作用的细菌菌株并对其抑菌物质进行初步鉴定.[方法]应用平板对峙法和琼脂扩散法分别对样品和发酵液进行初筛和复筛,筛选出对F.equiseti抑菌效果最强的菌株,基于形态学、生理生化、分子生物学分析,对该菌株进行鉴定.之后,对目标菌株发酵上清中的抑菌物质进行抑菌谱研究,并对其抑菌成分进行温度和pH的稳定性检测,通过硫酸铵沉淀的方法初步鉴定发酵液中的抑菌物质.[结果]从南极沉积物样品中共分离纯化出62株细菌,有5株具有较好的抑菌效果,其中抑菌效果最强的菌株鉴定为枯草芽孢杆菌斯氏亚种(Bacillus subtilis subsp, spizizenii),命名为JYM35.抑菌谱检测结果显示,菌株JYM35对丝瓜枯萎病致病菌层生镰刀菌(Fusarium proliferatum)和辣椒枯萎病致病菌F.equiseti具有较强的抑菌效果,对长豆褐腐病致病菌笄霉属(Choanephora)有较明显的拮抗作用,对水产致病菌副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)和溶藻弧菌(V.alginolyticus)也有一定的拮抗作用.菌株JYM35发酵上清中所含的抑菌物质热稳定性强且耐碱不耐酸,硫酸铵沉淀后可初步确定其抑菌物质隶属蛋白类.[结论]菌株JYM35是一株产蛋白类活性物质的广谱型抑菌菌株,对枯萎病致病菌的拮抗作用最强.因此具有较好的开发利用价值.

罗斯冰架的进退对全球气候和世界大洋变化具有重要影响.本研究分析了在南极罗斯海陆架西北部JOIDES海槽钻取的ANT31-JB06岩芯沉积物中的底栖有孔虫化石组合,结合该钻孔已有研究,重建末次冰期以来罗斯冰架在该地区的扩张与消融历史.Q型因子分析表明,研究区底栖有孔虫可划分为四个组合:Miliammina arenacea组合指示生产力高,可能受高盐陆架水影响的环境;Globocassidulina spp.组合指示强烈冰川影响、低生产力的冷水环境;Trifarina earlandi组合指示强水动力环境;Lagena spp.组合的变化表明沉积环境快速变化,但其具体环境意义有待进一步研究.末次冰期(36.6-17.2 ka)时罗斯冰架呈波动增长并逐渐向外陆架扩张,21.8-17.2 ka时增长至最大位置,冰架接地线到达JOIDES海槽ANT31-JB06岩芯位置附近.罗斯冰架在17.2 ka左右逐渐开始融化.17.2-14 ka罗斯冰架发生大面积融化,随后冰架消融减缓(14-11.7 ka).全新世早期(11.7-9.7 ka)罗斯冰架在JOIDES海槽崩塌并逐渐后退离开,9.7-1 ka该岩芯位置处附近逐渐转变为开阔海洋环境,1 ka以来该处沉积环境出现快速变化.

南极地区具有气候酷寒干燥、强紫外(UV)辐射和季节性光照与温度波动等恶劣的极端环境条件,孕育了大量微生物资源和潜在新物种.为了挖掘南极不同生境样品蕴含的微生物菌种资源,更好地认识和探索南极地区微生物资源多样性,利用低温寡营养富集结合梯度稀释涂布的方法,对南极长城站、中山站土壤和近海表层沉积物3个生境的样品进行细菌分离和16SrRNA基因序列相似性分析以确定南极细菌分类学地位.结果表明,共获得482株纯培养细菌,有54个属,142个种,分布于变形菌门(Proteobacteria,42％),放线菌门(Actinobacteria,40％),厚壁菌门(Firmicutes,12％),拟杆菌门(Bacteroidetes,4％)和异常球菌-栖热菌门(Deinococcus-Thermus,1％).优势属为嗜冷杆菌属(Psychrobacter,12％)、假单胞属(Pseudomonas,10％)和节杆菌属(Arthrobacter,9％).不同生境样品中纯培养细菌多样性存在较大差异.中山站干燥土壤样品中放线菌门比例明显高于变形菌门,有13个特有属,嗜冷杆菌属(Psychrobacter)、红球菌属(Rhodococcus)为优势菌;长城站近岸砂土样品中变形菌门菌株最多,拟杆菌门比例高于中山站样品,有高比例的假单胞菌,分离到12个特有属;近海沉积物样品细菌群落结构最简单,分离到9个特有属.经16SrRNA基因序列对比发现,有7株菌为潜在新种.

本文对南海北部大洋发现计划IODP 1501站早—中中新世(21-12 Ma)深海沉积物进行了钙质超微化石群落分析,初步探讨了钙质超微化石演化与大洋碳储库的关系.结果显示:在～16 Ma,钙质超微化石组合反映海水由高生产力环境向低生产力环境过渡,而与之对应的是大洋海水碳同位素由变重转为变轻;而在～14.2 Ma,钙质超微化石组合揭示海水由低生产力环境向高生产力环境过渡,与之对应的是大洋海水碳同位素从变轻转为变重.这些现象说明钙质超微化石群落演化与大洋碳储库具有明显的相关性.推测主要是由于生物光合作用优先吸收12C,合成有机质埋藏到海底,导致海水碳同位素变重.另外在～13.8 Ma,由于东南极冰盖扩张引起中中新世气候转型,陆源输宄和洋流重组等因素可能会导致大洋碳同位素变轻.

对分离自海南和辽宁滩涂沉积物中的曲霉属和青霉属菌株进行系统分类研究,报道5个中国新记录种:假溜曲霉Aspergillus pseudotamarii、乌尔米曲霉A.urmiensis、南极青霉Penicillium antarcticum、荒漠青霉P.desertorum和拉布拉多青霉P.labradorum,并提供了上述物种的形态特征描述及图示.同时,联合BenA和CaM基因序列进行系统发育分析,为形态学鉴定提供了佐证.研究结果丰富了我国该类真菌的物种多样性.