珊瑚礁作为一种典型的海洋生态系统,具有巨大的固碳和储碳潜力.然而,目前对于珊瑚礁的净碳能力(碳释放与碳吸收)仍存在争议,主要归因于珊瑚共生体碳代谢的多样性和复杂性.珊瑚礁在生物钙化、呼吸过程中向大气释放二氧化碳(CO2);但在生物合成和沉积过程中却可以将碳进行固定与埋藏;为此,珊瑚礁的碳源碳汇身份还有待明确.现有部分研究表明,共生体通过碳代谢可以促进珊瑚礁吸收大气中的CO2.此外,珊瑚礁和海岸带蓝碳生态系统通常表现出很强的连通性,珊瑚共生体碳代谢能有效提高海岸带盐沼植被、海草床、海洋浮游植物等生物的碳汇功能.为了加深对珊瑚礁碳源-碳汇功能的理解,综述了珊瑚共生体的碳代谢特征,梳理了共生体中碳的关键生态过程(有机碳的迁移、无机碳的转化、两者的赋存状态),总结了细菌-虫黄藻-病毒在共生体碳代谢中的作用,评述了珊瑚礁碳源-碳汇特征及影响因子.旨在阐明珊瑚共生体碳代谢的关键过程,并基于此寻求有效的珊瑚礁碳增汇技术,形成以碳增量为主的珊瑚保护与修复技术,提升珊瑚礁在蓝碳生态系统中的贡献.

海岸线和海岸带景观对于维系河口海岸带生态系统稳定意义重大.利用遥感(remote sensing,RS)和地理信息系统(geographic information system,GIS)技术,获取辽河口海岸线1985-2017年Landsat遥感影像数据,对海岸线长度变化、岸线属性变化以及海岸带景观类型演变特征进行分析.结果表明:(1)1985-2017 年辽河口海岸线呈淤积的趋势,海岸线总体向海迁移,海岸线类型由天然岸线向人工岸线转变.海岸线长度减少 5.09 km,海岸线蜿蜒形态无明显变化.人类活动是辽河口海岸线迁移和转变的主要因素.(2)辽河口潮滩的边缘密度整体下降;道路的斑块密度总体 PD上升 0.15,最低值为 0.01(1985);自然景观斑块所占面积比例逐渐下降,农田的PLAND值逐渐升高;人为景观的面积加权平均斑块分维数指数逐渐变小表明人类活动对辽河口海岸带景观的干扰逐渐变强.(3)1985-2017 年间,泥滩和河流面积减少,养殖、城镇、水库、油井、农田、道路等用地面积增长 7975.42 hm2,增长占比为 11.37%.1994 年出的现农田和水库岸线,且均由自然岸线转化而来.

为养护渔业资源和修复受损海岸带生态系统,人工鱼礁通常被投放至沿岸海域的海底,为海洋生物提供新的栖息地.于2022 年 5 月(投放后 10 个月)和 10 月(投放后 15 个月)调查了临海东矶人工鱼礁大型底栖动物群落,分析了不同礁龄间大型底栖动物种类组成、密度、生物量和群落结构的差异.两次调查共记录到 5 类 17 种大型底栖动物,优势种为猫爪牡蛎Talonostrea talonata和侧花海葵Anthopleura sp..礁体投放10 个月后大型底栖动物群落的平均密度和平均生物量分别为(3519±289)个/m2和(3657±273)g/m2,15 个月后平均密度和平均生物量分别为(10056±1858)个/m2和(8300±2045)g/m2,15 个月的密度和生物量均显著高于10 个月的(P＞0.05).不同礁龄间大型底栖动物群落结构具有显著性差异(Globe R=0.573,P=0.029),导致群落结构差异的物种主要是曲膝薮枝螅Obelia genicutata、侧花海葵、褐蚶Didimarca tenebricum、丽核螺Tritonoharpa leali、双纹须蚶Barbatia bistrigata和疣荔枝螺Thais clavigera.礁体投放 10 个月后和 15 个月后人工鱼礁附着猫爪牡蛎的平均密度分别为(2075±37)个/m2和(2194±397)个/m2,不同礁龄间没有显著性差异(P＞0.05).发现临海东矶人工鱼礁表面分布有低物种丰度和高密度的大型底栖动物群落,并发育成为以猫爪牡蛎为造礁种的人工牡蛎礁.

牡蛎礁生境是指由聚集的牡蛎和其他生物及环境堆积形成的复合生态系统,其固碳和储碳潜力巨大,在海岸带生态系统中发挥着重要的作用.然而,目前对牡蛎礁生境碳源与汇的认识仍存在不足,主要在于牡蛎钙化和呼吸作用都释放CO2,而碳源与汇的评估忽视了钙化、同化和沉积过程带来的整体碳汇价值及牡蛎礁生态系统功能带来的碳汇效应.因此,有必要重新认识牡蛎礁生境的碳汇价值.一方面,牡蛎礁生境的碳源和碳汇需要从牡蛎礁自身的整体碳循环中进行评估,包括牡蛎礁系统中的沉积、钙化、呼吸作用及侵蚀、再悬浮和再矿化作用;另一方面,牡蛎礁生态系统服务引起的碳汇效应需从牡蛎礁的生态系统服务价值角度进行评估,将生态系统服务价值及碳价值进行关联,从而纳入碳汇核算体系.从实现海岸带可持续增汇角度出发,综述了牡蛎礁生境中碳的源与汇;阐述了容易被人们忽视的微生物在牡蛎礁生境碳汇中的作用;以保护和生态修复为目的,进一步提出可实现牡蛎礁生境最大潜在碳汇的策略,以期为实现海洋负排放及践行"国家双碳战略"提供理论和技术支撑.

近几十年来,我国近海生态环境在气候变化和高强度人类活动等多重压力下发生重大变化,以赤潮和绿潮为代表的有害藻华发生次数和规模呈快速增长态势,同时海水低氧和酸化等环境问题也日渐突出,迫切需要探明海洋生态环境灾害的发生机制和防治措施.本文首次阐明"海洋生态环境灾害"概念的内涵,并从营养物质外源输入、海洋有机质矿化分解与营养盐再生、近海水体营养盐结构异常等方面系统阐释了我国近海生态环境灾害发生的生源要素驱动机制,指出 日益增强的人类活动引发的陆源营养物质输入剧增以及生源要素入海后的复杂生物地球化学循环过程共同导致近海生态环境灾害的频发.在此基础上,结合本领域最新研究进展,提出了基于海水生源要素管理的近海生态环境健康调控思路.即基于陆海一体化战略,通过技术手段,从陆源减排、海岸带缓冲和近海治理链条式降低陆源污染物特别是无机氮的排放强度,并通过人为调控技术促进近海海水营养盐结构的正常化,从而达到降低和控制近海生态环境灾害发生的目的,改善和提升近海生态环境质量.

以江苏省盐城市川东河口南侧潮滩湿地为研究对象,选取互花米草盐沼和无植被光滩两种典型滨海湿地,分别在冬夏季测定土壤有机碳(SOC)含量,探究湿地土壤有机碳的时空分布规律及其影响因素.结果表明:土壤有机碳含量在光滩区域为0.75～2.38 g·kg-1,互花米草盐沼区域为2.07～18.59 g·kg-1,且呈现海向递减趋势,互花米草盐沼区域约为光滩区域的2.5～3.5倍;垂向分布上,1 m深度范围内,光滩区域有机碳含量无明显变化,而互花米草盐沼区域呈现先增大后减小的变化规律,峰值在20～30 cm深度范围内;土壤有机碳含量具有显著的季节性差异,表现为夏季高于冬季,互花米草盐沼区域夏季较冬季高5％～10％,光滩区域夏季较冬季高43％.互花米草盐沼区域土壤有机碳含量与土壤含水率、盐度呈显著正相关,与泥沙粒径呈显著负相关;光滩区域土壤有机碳含量与土壤理化因子无明显相关性.表明滨海湿地多种土壤理化因子与SOC的相关性建立在有植被覆盖的基础之上.研究结果可为我国滨海湿地蓝碳生态系统的保护提供参考.

河口河岸带及海岸带植物易受到水淹和盐复合胁迫的影响.本研究设置水淹、盐(350 mmol/L)、水淹-盐复合胁迫(175 mmol/L)3种胁迫处理,比较水翁(Cleistocalyx operculatus(Roxb.)Merr.et Perry)和乌墨(Syzygium cumini(L.)Skeels)两种耐水淹能力较强的植物幼苗对不同胁迫的生理生态响应差异.结果显示,3种胁迫方式处理24 d后,均降低了两物种的株高增长量、叶面积、总生物量、根系活力、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)等指标,而相对电导率、过氧化物酶(POD)活性上升.水淹胁迫下,两物种胞间二氧化碳浓度(Ci)随时间的延长持续下降.盐、水淹-盐复合胁迫下,两物种Ci随时间的延长先降后升.此外,与水淹相比,水淹-盐复合胁迫显著降低了两物种的叶面积、总生物量、Pn、Tr、Gs,而根冠比、相对电导率、POD活性显著上升.与乌墨相比,水翁幼苗在水淹胁迫下能够形成不定根,具有较高的根系活力、光合作用效率、POD活性以及更小的膜损伤,耐水淹能力较强;而乌墨幼苗在盐、水淹-盐复合胁迫下相比水翁具有较高的叶面积、生物量、根系活力、Pn、Tr、Gs、超氧化物歧化酶、POD活性以及更低的丙二醛含量,耐盐能力较强.

对2011—2020年夏季长江口48个站位的大型底栖动物定量监测数据进行统计分析,研究长江口海域底栖生物群落时空结构演变特征.结果表明,近10年长江口海域共鉴定大型底栖动物284种,其中多毛类128种,占总种数的45.1％,甲壳类64种占22.2％,软体动物56种占19.7％,棘皮动物16种占5.6％,其他类合计20种.平均生物密度为(79.5±45.9)个/m2(年份变幅14.7—195个/m2).平均生物量为(5.20±3.25)g/m2(年份变幅1.01—10.11g/m2),多毛类、软体动物、甲壳类是生物密度和生物量组成的主要类群.十年期间种类数、生物密度和生物量均呈现明显上升趋势,口外区贡献最突出.四个监测区域(南支、北支、杭州湾、口外)的优势种差异大.丝异须虫Heteromastus filiformis在各年份的优势种中出现的频度显著最大.总体来看,长江口监测区域大型底栖动物群落自然演变趋势向好.三项多样性指数统计结果表明,口外区大型底栖动物种类组成多样性水平显著高于口内三个区.生物群落的种类、生物密度和生物量组成及分布的时空格局与河口环境砂沉积底质主体特征、长江口径流动力影响以及海岸带建设工程扰动等因素密切相关.以口外区最外三站为生物群落结构单元绘制丰度/生物量比较曲线(ABC)表明,十年期间该区底栖生物群落较稳定,未受不良扰动.

社会-生态系统综合了人类社会治理与自然环境利用研究视角,为解决全球生态问题提供新途径,是人地系统研究的热点.梳理和归纳社会-生态系统研究的发展历程和近今态势,总结前沿议题和地域实践,对人地系统耦合研究和可持续发展具有重要意义.主要发现如下:社会-生态系统研究领域整体发文量较少,发展阶段受国际重要研究计划和组织的直接影响;欧洲、北美洲和澳大利亚的高校、研究所和政府机构是领域内的主要研究力量,核心作者间合作紧密;我国社会-生态系统研究受资助力度逐年增加,研究内容不断深入,但在国际相关学术话语体系构建和关键作用发挥上仍有较大提升空间.社会-生态系统具有复杂性、地域性和动态性等特点,研究内容涵盖自然生态系统、气候变化、土地利用、社会治理与管理政策等主题,是综合了环境科学、生态学、地理学等自然科学与经济学、政治学和社会学等社会科学的多学科交叉领域;以脆弱性和韧性研究为起点,社会-生态系统研究的发展受到诸多人地关系研究工作的启发和推动,Olsson的动态连接分析、Redman的社会模式与过程和生态格局与过程、Ostrom的公共资源治理是目前影响较广的三个社会-生态系统研究框架.扰沌为解释社会-生态系统快速与慢速交互作用、局部与全球适应性变化提供理论基础,干扰响应机制、系统自组织过程、学习与适应性治理成为社会-生态系统研究核心.海岸带、干旱区和城市等生态环境与社会环境敏感区是社会-生态系统研究最受关注的地域.未来的工作应注重结合我国广泛的地域实践,推动社会-生态系统的理论与方法体系的完善.相关发现为社会-生态系统领域凝炼研究方向和深化科学问题提供了参考.

海洋和海岸带可以为人类提供多种生态系统服务,保护与持续利用海洋资源以促进海洋和海岸带可持续发展已被正式纳入联合国可持续发展目标.实施海洋可持续发展目标面临几大挑战,包括如何减小陆基人类活动的影响、加强海岸带的综合管理、提高海洋资源效率、适应气候变化和提高沿海居民的人类福祉等.为应对这些挑战,需要将海洋和海岸带融合为一个大型生态系统,利用基于生态系统的管理方法,综合考虑各个部门和多种胁迫因素的累积影响,通过建立综合的海洋观测体系,合理划分海洋功能区,按照海洋环境承载力限制陆基人类活动,合理配置并有效利用海洋资源,提升海洋和海岸带生态系统的整体服务功能,从而进一步推进实施海洋可持续发展目标.