我國近海有害赤潮發(fā)生的生態(tài)學(xué)、海洋學(xué)機(jī)制及預(yù)測防治 973計劃

項目名稱：我國近海有害赤潮發(fā)生的生態(tài)學(xué)、海洋學(xué)機(jī)制及預(yù)測防治首席科學(xué)家：周名江中國科學(xué)院海洋研究所首席科學(xué)家：周名江中國科學(xué)院海洋研究所朱明遠(yuǎn)國家海洋局第一海洋研究所起止年限：2004年6月至2006年8月

依托部門：中國科學(xué)院國家海洋局一、研究內(nèi)容和課題設(shè)置1?項目計劃任務(wù)書原定內(nèi)容1）我國重要有害赤潮種的生物學(xué)特征及生態(tài)適應(yīng)策略有害赤潮生物的存在、其生理生態(tài)特點及物種和遺傳多樣性變化，是引發(fā)有害赤潮的內(nèi)因，研究赤潮生物多樣性、地理分布和生理特征，探明重要有害赤潮種群動態(tài)變化、生態(tài)適應(yīng)和競爭策略在爆發(fā)赤潮過程中的地位和作用，有助于了解和解釋赤潮形成的生態(tài)學(xué)機(jī)制。需要研究的內(nèi)容包括：我國重要赤潮生物的分布特征與遺傳特征，典型赤潮高發(fā)區(qū)微藻群落結(jié)構(gòu)特點、關(guān)鍵種群動態(tài)變化及其控制因素、環(huán)境變化對其多樣性的影響，重要赤潮生物的生活史過程以及繁殖方式、營養(yǎng)需求、增殖速率、垂直遷移、抱囊形成與萌發(fā)等對環(huán)境變化的響應(yīng)機(jī)制，種間相互作用及其對赤潮形成過程的影響。2）我國近海赤潮高發(fā)區(qū)有害赤潮與富營養(yǎng)化的關(guān)系沿海經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展極大地改變了海岸帶的生態(tài)環(huán)境甚至生態(tài)系統(tǒng)，導(dǎo)致近海海域嚴(yán)重富營養(yǎng)化。在受人類活動強(qiáng)烈干擾的地區(qū)，赤潮發(fā)生的頻率、強(qiáng)度和赤潮生物的種類都在快速增加。赤潮和富營養(yǎng)化的關(guān)系研究可以幫助我們了解人類活動引起的富營養(yǎng)化在赤潮形成中的作用。需要研究的內(nèi)容有：我國赤潮高發(fā)區(qū)重要營養(yǎng)物質(zhì)的組成、形態(tài)、來源、通量及其時空動態(tài)，與赤潮相關(guān)的生物地球化學(xué)循環(huán)過程，重要赤潮生物在不同生長階段對營養(yǎng)物質(zhì)的需求，營養(yǎng)物質(zhì)變化對赤潮生物的影響及其之間的定量關(guān)系，營養(yǎng)鹽的變化對產(chǎn)毒赤潮生物的種群變化以及毒素的組成和產(chǎn)毒量的影響，重要有機(jī)物、微量金屬等營養(yǎng)物質(zhì)在富營養(yǎng)化和赤潮形成中的作用和地位等。廉磬H訶智論壇3）我國近海赤潮高發(fā)區(qū)有害赤潮生消關(guān)鍵物理過程、數(shù)值模擬與預(yù)測研究赤潮需要描述、刻劃并預(yù)測赤潮生物的種群動態(tài)及其與環(huán)境之間的相互作用關(guān)系。模型是研究生態(tài)系統(tǒng)中物理、化學(xué)和生物學(xué)之間相互作用關(guān)系的有效工具，模型研究不僅有益于探討赤潮形成機(jī)理的研究，而且是把研究結(jié)果應(yīng)用于預(yù)測預(yù)報的橋梁。需要研究的內(nèi)容有：赤潮高發(fā)區(qū)河口鋒、海洋鋒、上升流等基本物理學(xué)特征及赤潮發(fā)生時流場等要素的時空變化過程，赤潮高發(fā)區(qū)營養(yǎng)鹽分布與鋒面結(jié)構(gòu)特征的關(guān)系，主要赤潮藻種類的分布與鋒面結(jié)構(gòu)特征的關(guān)系，赤潮高發(fā)區(qū)主要赤潮藻種類的分布特征及與流場的關(guān)系，赤潮生物-光學(xué)遙感原理、赤潮生消動力學(xué)過程的數(shù)值模擬。4）我國近海有害赤潮的危害機(jī)理及防治機(jī)理赤潮可以從多種途徑產(chǎn)生危害，不僅危害單個的生物，而且危害生態(tài)系統(tǒng)。有毒赤潮和有害無毒赤潮形成危害的方式各不相同。根據(jù)赤潮形成的機(jī)制和產(chǎn)生危害的機(jī)理采取有效的防治對策是赤潮研究的最終目的。需要研究的內(nèi)容有：我國有害赤潮對典型海洋生物的危害機(jī)理和對海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響，赤潮藻毒素的產(chǎn)生及沿食物鏈的傳遞和歸宿，赤潮毒素快速和靈敏檢測手段及赤潮危害評價方法，防止赤潮生物快速增殖、預(yù)防和控制有害赤潮發(fā)生的途徑和有效方法，提出生態(tài)調(diào)控原理，建立為政府決策服務(wù)的有害赤潮綜合管理和預(yù)防模型。（具體說明每個課題的主要研究內(nèi)容、目標(biāo)、承擔(dān)單位、課題負(fù)責(zé)人及主要學(xué)術(shù)骨干、經(jīng)費比例等）本項目共設(shè)十個課題：（一）我國赤潮高發(fā)區(qū)赤潮生物多樣性及其種群分布特征1）主要研究內(nèi)容我國典型赤潮高發(fā)區(qū)微藻群落生物多樣性、種類演替和時空格局；沿海赤潮高發(fā)區(qū)重要有害赤潮生物的分布特征；重要有害赤潮種的種源一休眠抱囊的分布規(guī)律及爆發(fā)赤潮的潛勢；重要有害赤潮藻的遺傳變異特征及其種群地理分化。2）研究目標(biāo)查明典型赤潮高發(fā)區(qū)藻菌群落組成、生物多樣性，闡明自然因素和人類活動的影響，查明我國沿海赤潮高發(fā)區(qū)重要赤潮種的種類、分布類型及地理分化；認(rèn)定赤潮藻抱囊的種類、來源、分布、及其傳播機(jī)制；揭示主要有害赤潮種的遺傳特征，遺傳適應(yīng)及與產(chǎn)毒和赤潮爆發(fā)相關(guān)的生物學(xué)特征。3）承擔(dān)單位暨南大學(xué)，中國科學(xué)院海洋研究所，廈門大學(xué)4）課題負(fù)責(zé)人（前兩位）和學(xué)術(shù)骨干齊雨藻，教授，1933年1月出生，暨南大學(xué)，藻類學(xué)宋秀賢，研究員，1963年7月生，中國科學(xué)院海洋研究所，海洋環(huán)境學(xué)高亞輝，教授/博士，1963年7月生，廈門大學(xué)，藻種分類及生理生化學(xué)陸斗定，研究員，1959年7月生，國家海洋局二所，藻種分類5）經(jīng)費比例6.25%（海上調(diào)查費和公用費由課題8統(tǒng)一安排）（二）我國典型赤潮高發(fā)區(qū)重要赤潮生物的生活史特征和生態(tài)競爭策略1）主要研究內(nèi)容我國近海重要赤潮生物的生活史、行為、營養(yǎng)需求、增殖等；正常生態(tài)過程中和赤潮爆發(fā)過程中赤潮生物和非赤潮生物之間的競爭方式與強(qiáng)度；浮游動物攝食對赤潮生物種群動態(tài)以及赤潮生消過程的影響；關(guān)鍵赤潮藻的種群動力學(xué)過程及受控機(jī)制。2）研究目標(biāo)弄清我國赤潮高發(fā)區(qū)重要赤潮生物的生活史過程、對環(huán)境的適應(yīng)對策、競爭策略等生物學(xué)和生態(tài)學(xué)特性及其在赤潮形成中的作用。3）承擔(dān)單位國家海洋局第一海洋研究所4）課題負(fù)責(zé)人（前兩位）和學(xué)術(shù)骨干王宗靈，研究員/博士，1966年8月生，國家海洋局第一海洋研究所，生態(tài)學(xué)李瑞香，研究員，1954年10月生，國家海洋局第一海洋研究所，海洋生物學(xué)藍(lán)東兆，研究員，1950年11月出生，國家海洋局第三海洋研究所，海洋生態(tài)學(xué)5）經(jīng)費比例6.25%（海上調(diào)查費和公用費由課題8統(tǒng)一安排）（三）我國典型赤潮高發(fā)區(qū)重要營養(yǎng)物質(zhì)的來源、循環(huán)過程與赤潮形成關(guān)系1）主要研究內(nèi)容典型赤潮高發(fā)區(qū)赤潮生物重要營養(yǎng)物質(zhì)（如無機(jī)和有機(jī)N、P、Si等常量營養(yǎng)物質(zhì)，F(xiàn)e、B］等微量營養(yǎng)物質(zhì)）來源、通量、組成、形態(tài)、時空分布及其變化規(guī)律，赤潮生消過程中重要營養(yǎng)物質(zhì)及其他生源要素的變化過程；水體中營養(yǎng)物質(zhì)變化過程與赤潮生物的種類組成及數(shù)量變化過程的關(guān)系；沉積地球化學(xué)過程對營養(yǎng)物質(zhì)的遷移和補(bǔ)充機(jī)制。2）研究目標(biāo)查明赤潮高發(fā)區(qū)赤潮生物重要營養(yǎng)物質(zhì)來源、通量、組成和形態(tài)，掌握重要營養(yǎng)物質(zhì)的時空分布特征，闡明赤潮生消過程中營養(yǎng)物質(zhì)的遷移及形態(tài)間的轉(zhuǎn)化過程，從細(xì)胞分子水平揭示營養(yǎng)物質(zhì)與赤潮生物相互作用機(jī)制，為赤潮發(fā)生的生態(tài)學(xué)和海洋學(xué)機(jī)制研究提供最基礎(chǔ)的資料。3）承擔(dān)單位青島海洋大學(xué)4）課題負(fù)責(zé)人（前兩位）和學(xué)術(shù)骨干王修林，教授/博士，I960年6月出生，青島海洋大學(xué)，化學(xué)海洋學(xué)劉素美，副教授，1967年3月出生，青島海洋大學(xué)，海洋化學(xué)王保棟，研究員，1964年5月出生，國家海洋局第一海洋研究所，海洋化學(xué)5）經(jīng)費比例7.14%（海上調(diào)查費和公用費由課題8統(tǒng)一安排）（四）我國典型赤潮高發(fā)區(qū)重要赤潮生物對營養(yǎng)物質(zhì)變化的生理生態(tài)反應(yīng)1）主要研究內(nèi)容我國重要有害赤潮生物生長與營養(yǎng)鹽之間的定量關(guān)系；營養(yǎng)鹽數(shù)量和比例的變化對產(chǎn)毒赤潮生物的種群生長以及毒素的種類組成和產(chǎn)毒量的影響；高營養(yǎng)、低營養(yǎng)或貧營養(yǎng)條件下赤潮生物細(xì)胞對營養(yǎng)鹽的代謝和吸收轉(zhuǎn)化；環(huán)境因子（溫度，鹽度，光照，層化等）對赤潮生物營養(yǎng)吸收和代謝過程的影響；赤潮和非赤潮種對營養(yǎng)鹽吸收速率的現(xiàn)場比較研究。收住酋智論壇2）研究目標(biāo)評估不同赤潮生物種類對營養(yǎng)鹽競爭的策略；定量闡明赤潮生物種類在與其它生物競爭中的營養(yǎng)吸收和生長繁殖的動力學(xué)過程；揭示赤潮生物快速增殖與產(chǎn)毒的營養(yǎng)生理機(jī)制。3）承擔(dān)單位廈門大學(xué)，暨南大學(xué)4）課題負(fù)責(zé)人（前兩位）和學(xué)術(shù)骨干洪華生，教授，1944年7月生，廈門大學(xué)，海洋化學(xué)呂頌輝，副教授/博士，1963年7月生，暨南大學(xué)，藻類生理生態(tài)學(xué)于仁誠，副研/博士，1971年4月生，中國科學(xué)院海洋研究所，藻毒素5）經(jīng)費比例6.25%（海上調(diào)查費和公用費由課題8統(tǒng)一安排）（五）我國典型赤潮高發(fā)區(qū)赤潮生消的關(guān)鍵物理過程1）主要研究內(nèi)容我國典型赤潮高發(fā)區(qū)河口鋒、羽狀鋒、海洋鋒、上升流、懸浮泥沙等物理海洋學(xué)基本特征；赤潮發(fā)生期間的流場及其他物理海洋學(xué)要素的時空變化過程；營養(yǎng)鹽分布的基本特征及其時空變化過程與鋒面結(jié)構(gòu)特征的關(guān)系；主要赤潮藻種類的分布特征及與鋒面結(jié)構(gòu)特征的關(guān)系。2）研究目標(biāo)分析赤潮高發(fā)區(qū)的幾類鋒面間形成的區(qū)域（河口區(qū)、羽狀流區(qū)、口外混合水區(qū)、外海水區(qū)）不同生產(chǎn)力的動力成因，確定該海區(qū)赤潮的發(fā)生、輸運、消亡的物理機(jī)制；根據(jù)海區(qū)流場的基本特性，確定海區(qū)內(nèi)赤潮生物聚集的分布與變化。3）承擔(dān)單位國家海洋局第二海洋研究所，中國科學(xué)院海洋研究所4）課題負(fù)責(zé)人（前兩位）和學(xué)術(shù)骨干許衛(wèi)憶，研究員，1945年3月生，國家海洋局第二海洋研究所，物理海洋學(xué)練樹民，副研究員，1964年5月出生，中國科學(xué)院海洋研究所，物理海洋學(xué)朱德弟，助研，1972年11月出生，國家海洋局第二海洋研究所，物理海洋5）經(jīng)費比例4.46%（海上調(diào)查費和公用費由課題8統(tǒng)一安排）（六）我國典型赤潮高發(fā)區(qū)赤潮的生物、化學(xué)、物理過程的數(shù)值模擬1）主要研究內(nèi)容數(shù)值模擬赤潮高發(fā)區(qū)的基本海洋動力特征和懸浮泥沙動態(tài)變化；分析并定量確定該海區(qū)營養(yǎng)鹽分布的基本變化特點及與流場、天氣（降雨）的關(guān)系；分析并定量確定該海區(qū)主要赤潮藻種類的分布與流場的關(guān)系；應(yīng)用數(shù)值模擬對赤潮生消過程進(jìn)行試驗和診斷；建立赤潮高發(fā)區(qū)赤潮發(fā)生的預(yù)測預(yù)警模式。2）研究目標(biāo)根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查資料和實驗室內(nèi)的模擬試驗得到的參數(shù)，建立適合本海區(qū)的赤潮生消過程數(shù)值模式。以此模式數(shù)值模擬后報在該海區(qū)實際發(fā)生的兩次赤潮發(fā)生的生消全過程，對赤潮生消過程進(jìn)行試驗和診斷。3）承擔(dān)單位中國科學(xué)院南海海洋研究所，國家海洋局第二海洋研究所4）課題負(fù)責(zé)人（前兩位）和學(xué)術(shù)骨干周偉東，研究員/博士,1963年6月生,中國科學(xué)院南海海洋研究所，計算數(shù)學(xué)卜獻(xiàn)衛(wèi)，副研，1970年4月生，國家海洋局第二海洋研究所，物理海洋學(xué)萬振文，副研，1970年10月生，國家海洋局第一海洋研究所，物理海洋學(xué)5）經(jīng)費比例5.36%（海上調(diào)查費和公用費由課題8統(tǒng)一安排）（七）我國赤潮高發(fā)區(qū)赤潮生物生境和生態(tài)系統(tǒng)比較研究1）主要研究內(nèi)容研究我國近海3個赤潮高發(fā)區(qū)的環(huán)境特征及其對赤潮形成的影響，不同赤潮高發(fā)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)中浮游生物功能群和食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化及其與赤潮形成的關(guān)系；不同赤潮高發(fā)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)中赤潮發(fā)生過程及其影響因子的比較；不同赤潮高發(fā)區(qū)赤潮爆發(fā)與主要環(huán)境因子的相關(guān)性分析。2）研究目標(biāo)通過不同赤潮高發(fā)區(qū)浮游生態(tài)系統(tǒng)的對比研究，查明我國赤潮高發(fā)區(qū)生態(tài)系的關(guān)鍵特征，弄清不同環(huán)境中影響赤潮生物種群過程和群落動態(tài)的關(guān)鍵因子，闡明我國赤潮形成的規(guī)律性和重點海區(qū)赤潮形成的機(jī)制