我国近海有害赤潮发生的生态学、海洋学机制及预测防治

项目名称：

我国近海有害赤潮发生的生态学、海洋学机制及预测防治

首席科学家：

周名江  中国科学院海洋研究所

朱明远  国家海洋局第一海洋研究所

起止年限：

2004年6月 至 2006年8月

依托部门：

中国科学院  国家海洋局

1）我国重要有害赤潮种的生物学特征及生态适应策略

    有害赤潮生物的存在、其生理生态特点及物种和遗传多样性变化，是引发有害赤潮的内因，研究赤潮生物多样性、地理分布和生理特征，探明重要有害赤潮种群动态变化、生态适应和竞争策略在爆发赤潮过程中的地位和作用，有助于了解和解释赤潮形成的生态学机制。需要研究的内容包括：我国重要赤潮生物的分布特征与遗传特征，典型赤潮高发区微藻群落结构特点、关键种群动态变化及其控制因素、环境变化对其多样性的影响，重要赤潮生物的生活史过程以及繁殖方式、营养需求、增殖速率、垂直迁移、孢囊形成与萌发等对环境变化的响应机制，种间相互作用及其对赤潮形成过程的影响。

2）我国近海赤潮高发区有害赤潮与富营养化的关系

沿海经济的快速发展极大地改变了海岸带的生态环境甚至生态系统，导致近海海域严重富营养化。在受人类活动强烈干扰的地区，赤潮发生的频率、强度和赤潮生物的种类都在快速增加。赤潮和富营养化的关系研究可以帮助我们了解人类活动引起的富营养化在赤潮形成中的作用。需要研究的内容有：我国赤潮高发区重要营养物质的组成、形态、来源、通量及其时空动态，与赤潮相关的生物地球化学循环过程，重要赤潮生物在不同生长阶段对营养物质的需求，营养物质变化对赤潮生物的影响及其之间的定量关系，营养盐的变化对产毒赤潮生物的种群变化以及毒素的组成和产毒量的影响，重要有机物、微量金属等营养物质在富营养化和赤潮形成中的作用和地位等。

3）我国近海赤潮高发区有害赤潮生消关键物理过程、数值模拟与预测

研究赤潮需要描述、刻划并预测赤潮生物的种群动态及其与环境之间的相互作用关系。模型是研究生态系统中物理、化学和生物学之间相互作用关系的有效工具，模型研究不仅有益于探讨赤潮形成机理的研究，而且是把研究结果应用于预测预报的桥梁。需要研究的内容有：赤潮高发区河口锋、海洋锋、上升流等基本物理学特征及赤潮发生时流场等要素的时空变化过程，赤潮高发区营养盐分布与锋面结构特征的关系，主要赤潮藻种类的分布与锋面结构特征的关系，赤潮高发区主要赤潮藻种类的分布特征及与流场的关系，赤潮生物-光学遥感原理、赤潮生消动力学过程的数值模拟。

4）我国近海有害赤潮的危害机理及防治机理

赤潮可以从多种途径产生危害，不仅危害单个的生物，而且危害生态系统。有毒赤潮和有害无毒赤潮形成危害的方式各不相同。根据赤潮形成的机制和产生危害的机理采取有效的防治对策是赤潮研究的最终目的。需要研究的内容有：我国有害赤潮对典型海洋生物的危害机理和对海洋生态系统的影响，赤潮藻毒素的产生及沿食物链的传递和归宿，赤潮毒素快速和灵敏检测手段及赤潮危害评价方法，防止赤潮生物快速增殖、预防和控制有害赤潮发生的途径和有效方法，提出生态调控原理，建立为政府决策服务的有害赤潮综合管理和预防模型。

（具体说明每个课题的主要研究内容、目标、承担单位、课题负责人及主要学术骨干、经费比例等）

    本项目共设十个课题:

（一）我国赤潮高发区赤潮生物多样性及其种群分布特征

1）主要研究内容

 我国典型赤潮高发区微藻群落生物多样性、种类演替和时空格局；沿海赤潮高发区重要有害赤潮生物的分布特征；重要有害赤潮种的种源—休眠孢囊的分布规律及爆发赤潮的潜势；重要有害赤潮藻的遗传变异特征及其种群地理分化。

2）研究目标

    查明典型赤潮高发区藻菌群落组成、生物多样性，阐明自然因素和人类活动的影响，查明我国沿海赤潮高发区重要赤潮种的种类、分布类型及地理分化；认定赤潮藻孢囊的种类、来源、分布、及其传播机制；揭示主要有害赤潮种的遗传特征，遗传适应及与产毒和赤潮爆发相关的生物学特征。

3）承担单位

    暨南大学，中国科学院海洋研究所,厦门大学

4） 课题负责人（前两位）和学术骨干

    齐雨藻，教授，1933年1月出生，暨南大学，藻类学

宋秀贤，研究员，1963年7月生，中国科学院海洋研究所，海洋环境学

高亚辉，教授/博士，1963年7月生，厦门大学，藻种分类及生理生化学

陆斗定，研究员，1959年7月生，国家海洋局二所，藻种分类

5） 经费比例

6.25% (海上调查费和公用费由课题8统一安排)

（二） 我国典型赤潮高发区重要赤潮生物的生活史特征和生态竞争策略

1） 主要研究内容

    我国近海重要赤潮生物的生活史、行为、营养需求、增殖等；正常生态过程中和赤潮爆发过程中赤潮生物和非赤潮生物之间的竞争方式与强度；浮游动物摄食对赤潮生物种群动态以及赤潮生消过程的影响；关键赤潮藻的种群动力学过程及受控机制。

2） 研究目标

 弄清我国赤潮高发区重要赤潮生物的生活史过程、对环境的适应对策、竞争策略等生物学和生态学特性及其在赤潮形成中的作用。

3）承担单位

     国家海洋局第一海洋研究所

4） 课题负责人（前两位）和学术骨干

  王宗灵, 研究员/博士,1966年8月生, 国家海洋局第一海洋研究所, 生态学

李瑞香，研究员, 1954年10月生，国家海洋局第一海洋研究所，海洋生物学

蓝东兆，研究员, 1950年11月出生，国家海洋局第三海洋研究所，海洋生态学

5） 经费比例

6.25% (海上调查费和公用费由课题8统一安排)

（三）我国典型赤潮高发区重要营养物质的来源、循环过程与赤潮形成关系

1）主要研究内容

典型赤潮高发区赤潮生物重要营养物质（如无机和有机N、P、Si等常量营养物质，Fe、B₁₂等微量营养物质）来源、通量、组成、形态、时空分布及其变化规律，赤潮生消过程中重要营养物质及其他生源要素的变化过程；水体中营养物质变化过程与赤潮生物的种类组成及数量变化过程的关系；沉积地球化学过程对营养物质的迁移和补充机制。

2）研究目标

查明赤潮高发区赤潮生物重要营养物质来源、通量、组成和形态，掌握重要营养物质的时空分布特征，阐明赤潮生消过程中营养物质的迁移及形态间的转化过程，从细胞分子水平揭示营养物质与赤潮生物相互作用机制，为赤潮发生的生态学和海洋学机制研究提供最基础的资料。

3）承担单位

    青岛海洋大学

4） 课题负责人（前两位）和学术骨干

   王修林，教授/博士，1960年6月出生， 青岛海洋大学，化学海洋学

 刘素美，副教授，1967年3月出生，青岛海洋大学，海洋化学

 王保栋，研究员，1964年5月出生，国家海洋局第一海洋研究所，海洋化学

5） 经费比例

7.14% (海上调查费和公用费由课题8统一安排)

（四）我国典型赤潮高发区重要赤潮生物对营养物质变化的生理生态反应                                                               

1）主要研究内容

    我国重要有害赤潮生物生长与营养盐之间的定量关系；营养盐数量和比例的变化对产毒赤潮生物的种群生长以及毒素的种类组成和产毒量的影响；高营养、低营养或贫营养条件下赤潮生物细胞对营养盐的代谢和吸收转化；环境因子(温度，盐度，光照，层化等)对赤潮生物营养吸收和代谢过程的影响；赤潮和非赤潮种对营养盐吸收速率的现场比较研究。

2）研究目标

    评估不同赤潮生物种类对营养盐竞争的策略；定量阐明赤潮生物种类在与其它生物竞争中的营养吸收和生长繁殖的动力学过程；揭示赤潮生物快速增殖与产毒的营养生理机制。

3）承担单位

厦门大学, 暨南大学

4） 课题负责人（前两位）和学术骨干

洪华生，教授，1944年7月生，厦门大学，海洋化学

    吕颂辉，副教授/博士，1963年7月生，暨南大学，藻类生理生态学

于仁诚，副研/博士，1971年4月生，中国科学院海洋研究所，藻毒素

5） 经费比例

6.25% (海上调查费和公用费由课题8统一安排)

（五）我国典型赤潮高发区赤潮生消的关键物理过程

1）主要研究内容

我国典型赤潮高发区河口锋、羽状锋、海洋锋、上升流、悬浮泥沙等物理海洋学基本特征；赤潮发生期间的流场及其他物理海洋学要素的时空变化过程；营养盐分布的基本特征及其时空变化过程与锋面结构特征的关系；主要赤潮藻种类的分布特征及与锋面结构特征的关系。

2）研究目标

    分析赤潮高发区的几类锋面间形成的区域（河口区、羽状流区、口外混合水区、外海水区）不同生产力的动力成因，确定该海区赤潮的发生、输运、消亡的物理机制；根据海区流场的基本特性，确定海区内赤潮生物聚集的分布与变化。

3）承担单位

国家海洋局第二海洋研究所, 中国科学院海洋研究所

4）课题负责人（前两位）和学术骨干

许卫忆，研究员，1945年3月生，国家海洋局第二海洋研究所，物理海洋学

练树民，副研究员，1964年5月出生，中国科学院海洋研究所，物理海洋学

朱德弟，助研，1972年11月出生， 国家海洋局第二海洋研究所，物理海洋

5） 经费比例

4.46% (海上调查费和公用费由课题8统一安排)

（六）我国典型赤潮高发区赤潮的生物、化学、物理过程的数值模拟

1）主要研究内容

     数值模拟赤潮高发区的基本海洋动力特征和悬浮泥沙动态变化；分析并定量确定该海区营养盐分布的基本变化特点及与流场、天气（降雨）的关系；分析并定量确定该海区主要赤潮藻种类的分布与流场的关系；应用数值模拟对赤潮生消过程进行试验和诊断；建立赤潮高发区赤潮发生的预测预警模式。

2）研究目标

根据现场调查资料和实验室内的模拟试验得到的参数，建立适合本海区的赤潮生消过程数值模式。以此模式数值模拟后报在该海区实际发生的两次赤潮发生的生消全过程，对赤潮生消过程进行试验和诊断。

3）承担单位

中国科学院南海海洋研究所,国家海洋局第二海洋研究所

4）课题负责人（前两位）和学术骨干

周伟东,研究员/博士,1963年6月生,中国科学院南海海洋研究所,计算数学

卜献卫，副研，1970年4月生，国家海洋局第二海洋研究所，物理海洋学

万振文，副研，1970年10月生，国家海洋局第一海洋研究所，物理海洋学

5） 经费比例

5．36% (海上调查费和公用费由课题8统一安排)

（七） 我国赤潮高发区赤潮生物生境和生态系统比较研究

1）主要研究内容

研究我国近海3个赤潮高发区的环境特征及其对赤潮形成的影响，不同赤潮高发区生态系统中浮游生物功能群和食物网结构变化及其与赤潮形成的关系；不同赤潮高发区生态系统中赤潮发生过程及其影响因子的比较；不同赤潮高发区赤潮爆发与主要环境因子的相关性分析。

2） 研究目标

    通过不同赤潮高发区浮游生态系统的对比研究，查明我国赤潮高发区生态系的关键特征，弄清不同环境中影响赤潮生物种群过程和群落动态的关键因子，阐明我国赤潮形成的规律性和重点海区赤潮形成的机制。

3）承担单位

国家海洋局第一海洋研究所, 中国科学院南海海洋研究所

4）课题负责人（前两位）和学术骨干

   朱明远，研究员，1943年8月生，国家海洋局第一海洋研究所，海洋生态学

   黄良民，研究员，1953年8月生，中国科学院南海海洋研究所，生物海洋学

徐兆礼，副研，1958年3月生，农业部中国水产科学院东海水产研究所，

            海洋生物学

5） 经费比例

5.36% (海上调查费和公用费由课题8统一安排)

（八）我国赤潮高发区赤潮的生物光学-遥感探测原理与新算法

1) 主要研究内容

我国赤潮高发区近岸水体光谱特征；近岸水体水色要素（叶绿素、悬浮物有色溶解有机物等）的遥感反演模式、信息提取、数据处理与现场验证；重要赤潮藻的光谱特征；赤潮爆发前后水体光谱特性的变化规律；赤潮水体光谱模拟研究；近岸水体遥感资料用于赤潮预警的研究。

2) 研究目标

    观测、分析赤潮发生前后水体光谱特性及其变化规律，在赤潮爆发前后水体遥感信息提取、数据处理、和现场验证等方面取得明显进展；为赤潮数值模拟提供长周期、大范围的相关资料并为赤潮预警提供科学基础。

3）承担单位

中国科学院海洋研究所,国家海洋局第一海洋研究所,香港科技大学

4）课题负责人（前两位）和学术骨干

  周名江，研究员，1944年5月生，中国科学院海洋研究所，环境海洋学

  马毅, 副研/博士, 1973年3月生, 国家海洋局第一海洋研究所, 海洋遥感学

何宜军，研究员，1963年12月生，中国科学院海洋研究所，海洋遥感学

5） 经费比例

50.00% (包括项目海上调查费、项目公用费和本课题研究费)

（九）我国赤潮高发区有害赤潮的危害形式与作用机理

1）主要研究内容

   我国赤潮高发区赤潮对典型海洋生物影响的生态毒理学机制；赤潮藻毒素的产生、沿食物链的传递、归宿和效应；赤潮爆发对赤潮发生海域的浮游生态系结构功能的影响；赤潮毒素快速、灵敏检测手段及赤潮危害评价方法。

2) 研究目标

阐明我国赤潮高发区主要有害赤潮种对所在海区关键种、典型渔业和养殖资源生物的影响，以及赤潮发生对海域生态系统结构、功能的效应，分析藻毒素对海洋环境和对人类健康影响，为评估和减轻赤潮灾害提供科学依据。

3）承担单位

中国科学院海洋研究所,暨南大学

4) 课题负责人（前两位）和学术骨干

   颜天，研究员，1969年1月生，中国科学院海洋研究所，海洋生态毒理学

   江天久，副教授，1964年9月生，暨南大学，海洋环境生物学

   邹迎麟，助研，1974年5月生，国家海洋局第一海洋研究所，海洋环境生物

5） 经费比例

4.46% (海上调查费和公用费由课题8统一安排)

（十）我国赤潮高发区有害赤潮的防治机理与方法

1) 主要研究内容

 研究控制富营养化、污染物排放总量等对减少和降低赤潮发生频率和强度的调控作用；研究“藻-藻”、“藻-菌”等能够预防和抑制赤潮生物繁殖和生长的生物学调控机制和途径；研究粘土等能够迅速控制有害赤潮发生的化学絮凝和生物絮凝机制及提高其絮凝控制能力的方法；研究旨在破坏赤潮生物细胞结构、抑制赤潮生物繁殖和生长的生化机制和途径。

2) 研究目标

阐明主要人类活动和关键生态环境因子调控对减少和降低赤潮发生强度和频率的预防作用，建立防止有害赤潮发生的综合管理和预防模型，弄清各种防治方法对赤潮生物细胞生长、种群繁殖的作用机制，提出2-3种具有推广应用价值的有害赤潮治理途径与方法，为建立我国有害赤潮“预防、控制和治理的有效方法”奠定基础。

3) 承担单位

   中国科学院海洋研究所, 暨南大学

4) 课题负责人（前两位）和学术骨干

   邹景忠，研究员, 1934年10月出生,中国科学院海洋研究所, 环境生态学

   刘洁生，教授/博士，1957年4月出生，暨南大学，生物工程

   郑天凌，教授，1955年6月，厦门大学，微生物学

5） 经费比例

4.46% (海上调查费和公用费由课题8统一安排)

研究内容及课题设置的调整方案

研究内容不做调整。

课题设置不做调整。

承担单位和研究队伍的调整方案

承担单位和研究队伍只做如下调整：

    原第五课题第2负责人练树民因工作变动从中国科学院海洋研究所调到中国科学院南海海洋研究所，其所承担的课题研究任务的承担单位作相应的调整。

调整前

调整后

承担单位数

7

7

总人数

81

82

正高

32

34

副高

28

27

中初级

19

18

博士后

2

3

研究生

35

52

总体目标： 

通过生物学、化学和物理海洋学多学科交叉综合研究，掌握我国近海赤潮生物种群动态变化规律，了解其危害机理，阐明赤潮高发区赤潮形成的生态学、海洋学机制，为建立“预防、控制和治理赤潮”的有效方法提供科学依据，同时也为发展全球赤潮生态学和海洋学现代理论体系作出贡献。

五年预期目标：

·查明我国沿海赤潮高发区最重要的6种赤潮生物，原甲藻(Prorocentrum sp)，亚历山大藻 (Alexandrium sp.)，凯伦藻/裸甲藻(Karenia/Gymnodinium sp.)，夜光藻(Noctiluca scintillans)；球状棕囊藻 (Phaeocystis globosa)；拟菱形藻(Pseudo-nitzschia sp)等的生物学、生态学、遗传学特征，及其生物地理分布、生态适应和竞争策略等，从而掌握我国最重要赤潮原因种的基本特征。

·阐明冲淡水、锋面和富营养化等理化环境特征在东海赤潮高发区赤潮发生

  中的作用，探索生态系统变异和退化与渤海赤潮发生的关系，海水养殖对

  广东沿海赤潮发生的影响，通过各因子间的综合分析，尤其是赤潮爆发触发

因子的筛选，使我们对我国大规模赤潮的爆发机制有一个基本的了解。

·提出大范围、长时间序列适合于我国近海浑浊水体（二类水体）的生物-光

学遥感监测赤潮方法原理和可以模拟赤潮高发区赤潮生消过程的生物—化

学—物理耦合模式，为赤潮的预测提供技术支撑。

· 揭示赤潮对海洋生物、生态系统和环境的危害机理，提出一到二种有效预防、控制和治理赤潮的方法，建立有害赤潮的综合管理和预防模型，为赤潮管理和减灾提供科学依据。

研究目标的调整方案

随着研究的深入，项目对我国赤潮高发区赤潮研究对象的认识也进一步深化，觉得有必要更加明确集中主要力量对东海的特大规模赤潮、有毒赤潮展开研究，为此，需要对原先设定的总体目标中和五年目标中有关海域和藻种的提法作出调整。（黑体表示）

总体目标： 

通过生物学、化学和物理海洋学多学科交叉综合研究，掌握我国近海赤潮生物种群动态变化规律，了解其危害机理，阐明东海赤潮高发区赤潮形成的生态学、海洋学机制，为建立“预防、控制和治理赤潮”的有效方法提供科学依据，同时也为发展全球赤潮生态学和海洋学现代理论体系作出贡献。

五年预期目标：

·  查明我国沿海赤潮高发区最重要的4种赤潮生物，原甲藻(Prorocentrum sp)，亚历山大藻 (Alexandrium sp.)，球状棕囊藻 (Phaeocystis globosa)；拟菱形藻(Pseudo-nitzschia sp)等的生物学、生态学、遗传学特征，及其生物地理分布、生态适应和竞争策略等，从而掌握我国最重要赤潮原因种的基本特征。

·  阐明冲淡水、锋面和富营养化等理化环境特征在东海赤潮高发区赤潮发生中的作用，探索生态系统变异和退化与渤海赤潮发生的关系，海水养殖对广东沿海赤潮发生的影响，通过各因子间的综合分析，尤其是赤潮爆发触发因子的筛选，使我们对我国大规模赤潮的爆发机制有一个基本的了解。

·  提出大范围、长时间序列适合于我国近海浑浊水体（二类水体）的生物-光学遥感监测赤潮方法原理和可以模拟赤潮高发区赤潮生消过程的生物—化学—物理耦合模式，为赤潮的预测提供技术支撑.

·  揭示赤潮对海洋生物、生态系统和环境的危害机理，提出一到二种有效预防、控制和治理赤潮的方法，建立有害赤潮的综合管理和预防模型，为赤潮管理和减灾提供科学依据。