自然资源部海洋生态系统动力学重点实验室 - 自然资源部海洋生态系统动力学重点实验室

海洋生态化学研究团队在东南极海域浮游植物群落与有机碳耦合的水文调控研究中取得进展

近日，MED海洋生态化学研究团队在国际海洋环境领域期刊Marine Pollution Bulletin发表题为“Regional contrasts in phytoplankton communities and organic carbon pools: Hydrographic forcing and zooplankton grazing in the Cosmonaut and Cooperation Seas”的研究论文。我所硕士研究生黎翠婷为论文第一作者，李栋副研究员为通讯作者。南大洋是全球重要的海洋碳汇。季节性海冰消退后，上层海洋的分层、混合和光照环境迅速改变，并进一步影响浮游植物生长、群落结构和有机碳循环。宇航员海和合作海地理位置相邻，却分别受到威德尔环流和普里兹湾环流影响，形成不同的上层水温环境，为认识水文过程如何调节浮游植物—有机碳耦合提供了天然对照。然而，该区域尤其在海冰消退早期仍缺少水文、浮游植物群落与有机碳的同步观测。研究团队于2019年12月至2020年1月在宇航员海和合作海9条断面的55个站位开展综合调查（图1），利用水文和营养盐观测、UPLC色素分析、CHEMTAX群落解析、颗粒有机碳（POC）和溶解有机碳（DOC）测定，并结合卫星遥感资料和浮游动物数据，对两个海域的上层海洋环境、浮游植物群落和有机碳库进行了综合分析。图1 中国第36次南极科学考察宇航员海—合作海研究区域及采样站位研究发现，宇航员海与合作海虽相邻，却呈现显著不同的水文—生态特征（图2）。宇航员海平均混合层深度为32±10 m，浅于合作海的45±20 m，水体稳定性更强，其水柱积分Chl a达94.8±41.5 mg·m⁻²，约为合作海的两倍，南极棕囊藻相关Hapt-HighFe类群生物量也接近合作海的两倍；合作海则小型硅藻和微型浮游植物贡献更高。两海区总氮、磷酸盐和硅酸盐浓度无显著差异，表明这种生物量与群落分异主要受混合层深度和水体稳定性形成的光—混合环境调控，而非常量营养盐供应。这种差异进一步反映在有机碳库中：宇航员海水柱积分POC为11.1±3.7 g·m⁻²，显著高于合作海的9.0±2.3 g·m⁻²，且POC与Chl a显著正相关（r=0.76，p<0.01），说明浮游植物是POC的重要来源；但DOC在两海区均占总有机碳90%以上，其分布不能仅由同期浮游植物生物量解释，还受释放、降解、再矿化和水文输运等过程共同影响。此外，叶绿

2026-09-14 查看详情

海洋生物地球化学团队揭示长江口及浙江近海区域多种水源端元的定量贡献及其对营养盐结构的影响

近日，我室海洋生物地球化学研究团队在Water Research发表题为 “Quantitative Apportionment of Multiple Water Sources and Their Implications for Coastal Nutrient Dynamics: A Mult-Tracer Framework of River-Dominated System” 的研究论文（2026年4月在线发表）。博士后祝嗣腾为第一作者，陈建芳研究员与日本富山大学的张劲教授为共同通讯作者。大河主控的近岸海域是陆海物质交换的关键界面，营养盐与污染物输入直接影响富营养化、缺氧和有害藻华。准确量化不同水源（河流、降水、孔隙水、陆架水等）的贡献是理解这些过程的基础。然而，传统温盐图及单一示踪剂等难以区分密度相近的多个淡水来源，亟需发展高分辨率的多水源精准定量解析方法。本研究创新性地将稳定水同位素（δ18O、δD）与11种溶解稀土元素（REEs）结合，构建了最优多参数分析（OMP）多示踪剂框架。通过综合地球化学和地理水文背景，确定了长江冲淡水、杭州湾水、椒江与瓯江水、陆架表层与次表层水及沉积物孔隙水共7个端元。团队按主导过程将研究区划分为三个子区域分别进行OMP分析，经权重归一化与迭代校正，实现了复杂河控近海海域多水源的高分辨率定量解析（图1）。图1 研究区域及多参数量化分析框架基于该框架，研究取得以下重要成果：一是量化了降水贡献，秋季表层为2~6%，季节平均约3~8%，降水可绕过河口过滤带将营养盐快速输入真光层，可能驱动短期藻华；二是揭示了沉积物孔隙水作为人为污染物汇的作用，浙江沿岸泥质沉积物孔隙水中检测到显著人为钆异常，证实小型河流是人为Gd的主要来源，沿海沉积物成为陆地污染物的“遗留库”；三是阐明了大小河流的差异化生态影响，在30.5°N以北海域长江的影响占主导，椒江、瓯江虽影响范围有限，但其羽流区与重要渔场高度重叠，对当地渔业具有超比例的重要性；四是建立了河流月排放量与半贡献半径（R50）的对数关系（R²=0.998），该关系可预测河流径流量变化对生物地球化学影响区的范围，且与河口底层缺氧面积峰值高度同步此外，本研究还揭示河流混合比例直接控制营养盐化学计量比，高N/P、低Si/N的偏移有利于硅藻向非硅藻转变，增加近海有害藻华风险（图2）。图2 河水贡献比例与DIN（a）、DIN/DIP（b）、DISi/DIN（c）之间的关系，以及

2026-09-11 查看详情

大洋生态研究团队揭示合成菌群协同降解聚乙烯的潜在机制

近日，我室大洋生态研究团队在国际期刊 Water Research 在线发表题为 “Synergistic degradation of polyethylene by a restructured bacterial consortium isolated from marine plastic debris” 的研究成果。我所博士后戎振为第一作者，吴月红研究员与许学伟研究员为共同通讯作者。研究团队从海洋塑料碎片富集体系中分离获得聚乙烯降解菌，并将Nitratireductor sp. Z-1、Gordonia sp. Z-2和Gordonia sp. Z-3三株细菌重组构建人工合成菌群 Z123，系统分析其对低密度聚乙烯（LDPE）的降解效果及潜在机制。人工菌群显著提升聚乙烯降解能力。聚乙烯具有稳定的碳-碳骨架和较高分子量，在海洋环境中难以被微生物有效降解。研究发现，单一菌株对LDPE的降解能力相对有限，而三株细菌组成的菌群 Z123表现出更强的聚乙烯结构破坏能力。经过30天培养，Z123使LDPE薄膜质量损失达到 9.98%，重均分子量降低 50.88%，数均分子量降低 32.90%，均明显高于单菌处理组。扫描电镜观察显示，Z123处理后的LDPE表面出现了更明显的裂纹、孔洞和不规则侵蚀。红外光谱分析还表明，聚乙烯表面形成了羟基、羰基和碳碳双键等氧化官能团，说明菌群能够促进聚乙烯表面氧化和高分子链断裂。培养过程中，三株细菌的相对丰度经过早期调整后逐渐趋于稳定，形成了相对稳定的群落结构（图1）。图1 人工合成菌群 Z123 对LDPE的降解效果及群落变化。不同菌株可能承担不同功能。多组学分析显示，Z123中的三株细菌具有不同的功能特征。Z-1携带多铜氧化酶相关基因，并表现出较强的物质转运和群落支持功能；Z-2和Z-3则具有更多与聚合物氧化、脂肪酸代谢和中间产物利用相关的功能。进一步的酶学实验表明，来自Z-1的多铜氧化酶 MCO1 和来自Z-2的乳胶清除蛋白 Lcp3 均能够对LDPE产生改性作用。两种酶联合处理时，聚乙烯表面出现更明显的裂纹和侵蚀，表明它们可能在聚乙烯氧化降解过程中发挥互补作用。研究团队据此推测，Z123可能通过功能分工共同完成聚乙烯降解：菌群成员中菌株Z-2和Z-3主要参与聚乙烯表面氧化和分子链断裂，菌株Z-1则主要参与低分子中间产物的转化和利用。（图2）。图2 人工合成菌群 Z123 降解LDPE的机制模型。本研究表

2026-09-09 查看详情

科研动态

海洋生态化学研究团队在东南极海域浮游植物群落与有机碳耦合的水文调控研究中取得进展

海洋生物地球化学团队揭示长江口及浙江近海区域多种水源端元的定量贡献及其对营养盐结构的影响

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Overview of the Cook Islands Seabed Minerals Authority (SBMA) and its activities

海洋痕量元素采样技术的应用及进展

极端环境化学测量仪器与传感器研究

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