《胶质浮游动物研究的新技术方法及其进展》由会员分享，可在线阅读，更多相关《胶质浮游动物研究的新技术方法及其进展（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果胶质浮游动物研究的新技术方法及其进展胶质类浮游动物具有摄食率高、种群数量大、粪便颗粒下降迅速等特性，使得它们在碳的生物循环中起着比其他浮游动物更大的作用。胶质类浮游动物以粪便和粘液的形式在有机物的垂直传递过程中起着重要的作用，而这些物质下沉到深海为底栖生物提供了丰富的食物来源。水母是一类透明易碎的胶质浮游动物，作为胶联盟质类浮游动物的一大类群，水母种类多、数量大、分布广，在浮游动物群落中占有相当重要的地位，尤其在海上生物食物链中具有突出贡献。 水母生长速度快、天
2、敌少，蔓延十分迅速。它们会大量猎杀和摄食浮游动物以及鱼类的卵和幼体，一旦暴发，会使得水域中浮游生物的数量短时间内大量减少。由于水母和许多鱼类及其仔鱼存在摄食竞争，因此当水母大量增加时，食物链中原本该流向鱼类的那部分能量被水母消耗，导致鱼类仔鱼和稚鱼无法正常生长发育，使得渔业资源得不到及时补充，影响海洋渔业生产。除此之外，水母暴发还会影响到沿海的一些核电站、海水淡 化厂、化工厂，甚至海上航行船舶的正常运行，因为 这些设施都需要大量的海水进行冷却，而水母的暴发会使冷却系统堵塞。水母的暴发不仅会导致一系列的经济和社会问题， 更会对海洋生态系统的结构和功能造成严重破坏。胶质浮游动物一般具有世代交替的繁
3、殖特性，生活史非常复杂。比如胶质水母在水中排出精子和卵子，进行有性生殖，随后就死亡了。水母幼体沉到海底，变态成为水螅体。生活在海底的水螅体只有几个毫米大小。水螅体能够进行无性繁殖，由水螅体产生水螅体，它们也能通过无性生殖产生碟状幼体，碟状幼体再发育成小水母。然而许多环境因素影响着水螅体的生殖，水螅体能否产生碟状体受制于很多环境条件，碟状体能否发育成小水母能产生多少小水母同样受制于很多环境条件。近几十年来，全球多海域水母频发现象，引起了各沿岸国家高度重视，越来越多技术被用于水母暴发研究。本文总结了目前常见的几种胶质水母暴发研究的新技术，对比了这几种技术的长处与不足，并且结合不同技术的优点提出了一
4、套针对预警水母暴发的方法，希望能够找为研究水母暴发提供新的思路。1 胶质水母研究的新技术方法及其进展 网具监测在调查海域利用分拖网、帆张网、定置网等网具分站点进行拖网调查。这种传统的检测方法多集中于研究胶质水母的种类组成、生长情况、数量分布及其生态环境效应。我国近海的水母生态研究多采用此方法，如程家骅等在XX年月日24日 和月 16日6日 在东海区进行大型水母动态的大面监测中发现了东海区中多管水母 ，霞水母 ，沙水母 沙海蜇 这种主要种类为高盐种类并且得知了这四种大型水母的适温范围。李建生等于200年 月上旬在8303430N、禁渔区线以东的150m以浅的东黄海海域利用底拖网进行渔业资源调查和
5、大型水母调查，研究了东、黄海沙海蜇暴发对游泳动物群落结构的影响，发现沙海蜇暴发海域的游泳动物种类数明显少于非暴发海域，阐明了各生态类对于沙海蜇暴发的敏感性表现的差异。这种拖网研究方法虽然对大尺度分布的水母比较有效，但是这种监测会影响水母的移动过程和行为表现，而且通常耗费大量人力，物力和财力，并主要集中在暴发旺季。1.水下摄像胶质类水母易坡坏，采用多台摄像机水下布阵的摄像系统，可以不间断地观水下物体运动和动作的全过程，获得高清晰的电视图像。水下照明灯具能够提供足够的目标照度，胶质水母在水体中缓慢的移动，就可以利用水下摄像进行监测。水下摄像的监测方法优点在于分辨率高、能够反映水母的运动行为。而且胶
6、质水母的时空分布、移动过程和行为表现都可以通过水下摄像进行记录。Strickler和Hwang设计的浮游动物三维观测系统采用了多部相机来对1L体积范围内的生物进行图像采集，可以获取浮游动物的 行为特征等各种信息。Graham等开发了水母摄像系统，分辨率达到2m1m，实现了水母的原位监测。于连生等利用 “全自动数字显微成像仪”实现现场浮游生物图像的自动拍摄。对此，水下摄像的监测 技术在不断地完善，水下水母等浮游生物在水下摄像的过程中不受任何影响和控制，对于研究水母生活史以及水母幼体生长情况具有很大帮助。其缺点是视野有限，监测范围、尺度偏小，只能记录小型水母的时空分布、移动过程和行为表现，无法对水
7、母种群以及大型成体水母进行监测。而且，水下摄像对被监测海域的水体透明度要求高，不适用于近岸及入海口等水体浑浊海域。所以此监测技术的监测范围、监测尺度、适用条件都具有一定的局限性。1.声纳成像声波在水中可传播几十公里，甚至更远，是一种较为理想的用于水下探测的信号。在高频段，在几百米的距离上可实现声纳成像。Han等建立的水母监测高分辨率成像声纳，该系统包括传感器、机顶控制盒、数据线、控制软件和便携式电脑，传感器可在高频和低频模式下操作。声纳成像监测范围广，可以同时监测水母的水平和垂直分布，对被监测水体无特别要求，即使在浑浊或浑浊的水体中也可以进行监测。但是声纳成像分辨率低，无法进行种属的判别、无法
8、反应水母的运动行为等。近年来，声纳成像的监测技术有很大的发展。在声学系统方面，高分辨率 侧扫声纳系统已能提供近似照相的分辨率，而且能够实现水下目标的成像和识别。目前，该技术用于水母、鱼类的丰度、生物量等的监测及应用。Han9等运用高分辨率声纳成 像技术监测了近岸水域海月水母的数量丰度和空间分布，根据高分辨率的声纳图像可以对直径的水母进行定性和定量分析。声纳监测本身具有监测范围广的优势，如果能在成像分辨率上取得技术突破，那么声纳技术将在监测水母暴发研究中扮演重要角色。1.卫星和电子追踪利用卫星标签追踪大型胶质水母的漂移和垂直运动，也可以追踪大型胶质水母的捕食者以寻找大型水母聚集区域。棱皮龟几乎完
9、全以胶质浮游动物为食，Benson等通过定期的卫星追踪表明在棱皮龟集中的区域中，水母大量聚集。Seymour等将时间-深度记录仪 黏在澳大利亚箱型水母上，成功显示了它们的运动行为。Hays等 将TRD和罗盘水母绑线连接，使它们的垂直运动被跟踪。卫星和电子追踪法避免直接与水母接触，对它们的行为表现不会产生干扰，有利于客观的研究水母的垂直运动和水平迁移。但是由于卫星标签的成本高加上安装过程难度较大，只能对少量个体进行追踪，无法大面积监测。水母下沉和长距离的漂移也为这种方法带来了一定困难。1.卫星遥感技术卫星遥感可提供遥感反射率、叶绿素浓度、总悬浮物浓度、海表温度、光合有效辐射及光学衰减系数等环境数
10、据，结合水母生长繁殖所需的适宜环境条件，可实现对胶质水母暴发年际变化的初步预测。Xu等结合水母暴发与非暴发的年际变动及海洋遥感数据对沙海哲 数量变动的调控机制有了深入的研究。研究结果表明，在近岸海域，高温、富营养化、幼体与浮游植物水华期Match是大型水母在21世纪初频繁暴发的主要原因。较低的富营养化水平是水母在20世纪之前未暴发的主要原因，而20世纪初之后频繁暴发之后的未暴发年主要是低温所致。卫星遥感技术因其高时空覆盖率具有独特的时空观测优势。遥感传感器技术的更新及发展为监测我国近海海洋生态环境提供了多样化的环境参数，这些参数已经广泛应用于赤潮，浒苔监测以及渔情预报当中。1.数值模型研究数值
11、模型就是通过物理与生物耦合，对物理过程、生物过程及其相互作用进行定量化连续性地描述，分析环境因子对水母分布、密度等特征的影响，对水母进行溯源、漂移预测和定量化的研究方法。目前用于研究水母暴发的模拟方法有：生活史模型、示踪物模型、气候预测模型、生态系统动力学模型等。国内外学者利用数值模型取得了许多成果。Kremer利用能量学模型将温度和浮游动物丰度作为强迫项，预测了淡海栉水母的季节分布。Johnson等利用Gulf of Mexico环流模型，模拟了墨西哥湾内环流的季节变化，并将水母作为拉格朗日粒子，追踪了该海域内的五卷须金黄刺水母的漂流路径，结果指出在墨西哥湾内，环流的季节变化在水母的分度和分
12、布起了重要作用。Attrill等通过相关性分析，验证了北海中部海域水母频发分别与北大西洋震荡和流入北海的的大西洋流有着密切联系。Ren等通过利用已建立的包含浮游植物，浮游动物，贝类，水母和营养盐等变量的生态模型，与水动力模型相耦合，模拟新西兰的比阿特里克斯贝类与环境变量的关系，在该生态模式中，水母通过摄食浮游动物从而在一定程度上抑制了浮游动物的数量，模拟结果也较好的反映了显示海水中水母与奇特鱼类的竞争关系。这些方法均从定量化的角度更好的分析了水母暴发机制，为开展模拟预报工作提供了有效的理论依据。然而海洋生态环境十分复杂多变，不同海域的生态因子都不一样，模型中的参数与现实的海洋环境仍然存在不小的
13、差异，而参数的对模拟结果有非常显著地影响。所以，数值模型的研究结果只能为水母暴发研究提供方向，最终结论仍应以实地调查为准。胶质水母暴发研究展望国际上关于水母暴发机制一直存在争议，目前国内对东、黄海水母暴发机制的一些结论有：气候变化；过度捕捞；海水富营养化；资源衰退；大型水母生长盛期期内， 人类渔业活动减少；外来物种入侵。然而这些结论依然存在争议。东、黄海局部海域大型水母大量聚集的情况并非外来种入侵，而与当地气候环境变化有很大的关系。黑海、地中海、北海和白令海峡等海域暴发的水母确实是由于外来物种入侵引起的。由此可见，不同的水母种类暴发的机理相差很大，对环境的响应也不同，我们可以从食物和最相关环境
14、因子入手，进行水母暴发机制探究和预测预报的研究工作。 胶质水母暴发机制研究和预警方法利用卫星遥感技术获取大面积海域的叶绿素浓度、总悬浮物浓度以及海表温度等数据，从而获得该海域表层水温、营养化程度以及海洋初级生产力情况提供了可能，并且卫星技术具有大尺度观测、连续观测的优势。可以较好的观测水母整个生活史阶段的环境变化，为研究各个幼体阶段对环境因子的响应提供了可能。其次，利用数值模型研究，预测水母数量、季节分布、追溯其运动路径以及可能源地，预估水母暴发程度，提前做好预警预防工作以减少损失。再运用水下摄像技术进行针对性监测，观察水母在最适环境下的生长繁殖情况，有利于水母暴发机制的研究。声纳成像以及卫星
15、追踪都可以用来监测水母的垂直运动和迁移，用佐证数值模拟的结果。最后，在水母暴发时，可以通过网具监测、航空摄像、海上目视等一系列观测方法在可疑海域有针对性的研究成体水母的种类组成、生长情况、数量分布及其生态环境效应。运用这一套综合方法，可以做到在成体水母出现之前预报水母暴发情况，更大程度上减少损失，保证人员安全。并且，在卫星遥感数据指引下，更加明确水母暴发海域，能够有针对性的对可能发生水母暴发的海域进行实时监测，节省了大量人力、物力和财力。总结水母暴发是一种与全球气候环境有关的生态灾害，目前只能做到预测预报，离治理还有很长的路要走。但是，水母并非百害而无一利的生物，个别种类具有一定的食用、药用、以及观赏价值，我们现在能做的，应该是尽量缩小水母暴发带来的严重危害，同时尽可能放大它们的价值，从而减少我们受到的损失。随着研究的深入，水母暴发不再仅仅是渔业资源问题，而是引起全世界关注的全球海洋生态系统问题。海洋生态是一个庞大而复杂的系统，生态因子的一点细小变化都有可能使整个系统掀起一道巨浪，我们的研究也不应该局限于生态学角度，应该融合地理学，气候学等等学科，实现技术之间的取长补短，学科之间的通力合作，为水母暴发的研究翻开新的篇章。课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。
