热带海洋生物

近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室研究团队联合德国赫姆霍兹基尔海洋研究中心、英国帝国理工学院、加拿大国立科学研究院等，采用痕量金属洁净培养技术、[font=等线][sup][size=13px]55[/size][/sup][/font]Fe同位素示踪方法，开展了多项实验，发现痕量铝添加可以显著提高受铁限制硅藻的叶绿素合成速率、光合效率和生长率。该研究揭示了痕量铝有益于铁限制海洋硅藻叶绿素合成的新现象，为铁铝假说提供了新证据，也为在南大洋等铁限制海域开展海洋铝施肥负排放技术研究提供了重要基础。相关研究成果以Promoting effects of aluminum addition on chlorophyll biosynthesis and growth of two cultured iron-limited marine diatoms为题，发表在《湖沼与海洋》（Limnology and Oceanography）上。[align=center][img=,600,220]https://img1.17img.cn/17img/images/202404/uepic/1297eec2-03f0-4aa1-84f7-6961c9b394fe.jpg[/img][/align]铝是地壳中含量最高的金属元素，普遍存在于各种环境与生物体。然而，目前尚未发现铝具有确切的生物学功能。铝在淡水和土壤中的浓度可达mmol/L，相较而言，海水中溶解铝的浓度要低几个数量级，常处于痕量水平。中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室研究团队从十多年前开始关注铝添加对海洋浮游植物生长的影响，开展了一系列现场和室内实验研究，发现痕量铝添加可促进海洋浮游植物固碳，增强生源碳向深海输出、埋藏封存，从而影响海洋碳汇效能，进而调节气候变化。有证据表明，过去80万年，通过沙尘沉降输入到南大洋的铝与铁通量与冰期-间冰期气候回旋存在密切关联。通常认为，南大洋浮游植物生长受铁限制，铁输入的变动被认为是调节碳汇与气候变化的关键因子。研究人员发现，铝与铁协同作用，很可能是南大洋等海域碳输出、埋藏的关键，因而提出了“铁铝假说”，指出铝与铁一样，可能是调控海洋碳循环和碳汇形成的关键因子，在冰期-间冰期气候变化过程发挥重要作用。研究团队证实痕量铝添加显著提高硅藻净固碳量，降低颗粒有机碳分解速率。根据铁铝假说，研究团队提出“海洋铝施肥”观点，认为这有可能发展成为潜在高效的负排放技术与方法，并预测南大洋等受铁限制的高营养盐低叶绿素海域是开展铝施肥及铁铝同时施肥的理想区域。然而，在大规模现场施肥实验之前，仍需要在不同时空尺度上检验海洋铝施肥的效能及其潜在环境影响。痕量铝添加如何影响铁限制浮游植物尤其是硅藻的生长，是需要解答的关键问题之一。这些结果表明，铝可能会促进叶绿素的生物合成，有利于叶绿素受限硅藻的光合效率和生长。我们推测，添加 Al 可通过促进超氧化物介导的细胞内叶绿素生物合成，提高细胞内铁的利用效率。研究工作得到国家留学基金、广东省自然科学基金、南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）人才团队引进重大专项等的支持。[来源：仪器信息网] 未经授权不得转载[align=right][/align]

为保护海洋环境，推动海洋环境基准工作，生态环境部于2022年7月18日印发了[url=https://www.mee.gov.cn/xxgk2018/xxgk/xxgk01/202207/t20220720_989138.html]《海洋生物水质基准推导技术指南（试行）》（HJ1260—2022）[/url]（以下简称《指南》）。这是指导与规范我国海洋环境基准推导的第一个标准，有关专家就相关问题进行了解答。　　[b]问：《指南》的出台对于我国海洋环境保护工作有什么重要意义?[/b]　　国家海洋环境监测中心 姚子伟研究员：海洋环境基准是现代生态环境治理体系的重要组成部分，是制定我国海洋生态环境质量标准的基础和科学依据，可为我国海洋生态环境风险评估和突发事件应急提供重要支撑。　　现行《海水水质标准》（GB3097—1997）在我国海洋污染防治工作中发挥了重要作用，但当初制定该标准时，是以国外一类或多类（海洋生物、感官、健康等）海水水质基准为参考依据的。对于海洋生物水质基准来说，由于推导方法、关注物种的差异，不同国家、甚至同一国家在不同时期制定的海洋水质基准也存在较大差异。在条件允许的情况下，各国应根据本国海洋生态环境特点，有针对性地开展相关基准研究。　　《指南》的出台，对于加强我国海洋环境基准研究，加快推动研究成果转化与应用，提升海洋生态环境保护水平具有重要意义。　　[b]问：20世纪80年代至今，一些发达国家和国际组织陆续发布了海洋生物水质基准。与之相比，《指南》在方法和技术要求上有什么独特之处？[/b]　　国家海洋环境监测中心 王莹研究员：自20世纪80年代以来，美国、欧盟、荷兰、澳大利亚/新西兰和加拿大等国家和国际组织的环境管理部门，根据其环境管理需要和水环境污染状况，陆续发布了保护水生生物（淡水生物和海洋生物）水质基准推导技术指南，以及保护海洋生物的水质基准。《指南》编制过程中，充分吸收、借鉴了国内外科学研究成果。　　在方法学上，规定采用物种敏感度分布法进行海洋生物水质基准的推导，这是当今国际上推导淡水、海洋生物水质基准的主流方法，也是《淡水生物水质基准推导技术指南》（HJ831—2022）规定使用的方法。　　在技术要求上，充分考虑了我国海洋生态系统特征和工作基础：一是要求使用我国的海洋物种毒性数据，推导海洋生物水质基准；二是根据我国海洋生态系统物种分布情况，提出了基于我国海洋生物区系特征的“5科8种”最少毒性数据需求；三是提出的同效应急性值/慢性值的计算方法，解决了不同类型毒性效应所占权重不同的问题，达到了更好地保护我国海洋物种的目的，目前国际上仅欧盟提出了此项技术要求。　　[b]问：《指南》提出基于我国海洋生物区系特征的“5科8种”最少毒性数据需求是怎么考虑的？[/b]　　中国环境科学研究院 闫振广研究员：据统计，我国微藻和大型藻类共3000余种，占我国海洋物种总数的11%；节肢动物门、脊索动物门、环节动物门、软体动物门、棘皮动物门和轮虫动物门等是我国海域主要的动物门类，共17000余种，占我国海洋物种总数的59%。以上我国海洋生物关键类群的海洋物种数占我国海洋物种总数的70%以上。　　为使海洋生物水质基准推导体现我国海洋生态系统特征，确定基准推导所需最少毒性数据需求的一个基本原则就是，海水受试物种应涵盖我国海洋生物关键类群，具体体现为：必须涵盖微藻或大型藻类中的1科，节肢动物门甲壳类中的2科，脊索动物门硬骨鱼类中的1科；其他生物门类，如环节动物门、软体动物门、棘皮动物门、轮虫动物门等中的1科，或是甲壳类和硬骨鱼类中未使用的1科。　　关于8个物种的最少毒性数据需求，主要从以下两个方面考虑：从数理统计的角度来讲，物种数越多模型效果越好；从物种敏感性分布模型的稳健性和基准值的可靠性角度来讲，如果毒性数据覆盖了关键生物类群，那么基于8个以上物种的基准值不确定性在可接受范围内。澳大利亚/新西兰水质基准推导技术导则最少毒性数据需求中物种数评价为“良好”的标准为8种。　　同时，从保护海洋生物多样性及海洋生态角度出发，明确外来入侵物种不应作为基准推导受试物种，如产生藻毒素的海洋微藻、与本土物种争夺营养的互花米草等。　　[b]问：我们注意到，《指南》对于不同种类海洋生物的暴露时间的规定有很大差异，请问是怎么考虑的?[/b]　　厦门大学 谭巧国教授：《指南》基于国内外海洋生态毒理学标准测试方法，为更具针对性地保护我国海洋物种，在分析不同门类海洋物种的生活史和繁殖特性的基础上，针对藻类、轮虫动物、环节动物、软体动物、节肢动物、棘皮动物和脊索动物等7个门类43科海洋生物，提出了差异化暴露时间。针对急性毒性试验，褶臂尾轮虫世代周期只有2天左右，推荐其暴露时间不大于48小时；对于多数节肢动物和鱼类，世代周期较长，推荐其暴露时间不大于96小时。针对慢性毒性试验，枝角类如蒙古裸腹溞世代周期为5—7天，推荐其暴露时间不少于5天；而鱼类如黑点青鳉世代周期可达3—4个月，推荐其暴露时间需不少于21天。　　[b]问：作为国家环境基准专家委员会副主任委员，想请您谈一谈，“十四五”时期我国海洋环境基准领域还需要推进哪些工作？[/b]　　国家海洋环境监测中心 王菊英研究员：海洋环境基准主要包括保护海洋生态系统的海洋生物水质基准和沉积物质量基准，防止水体富营养化的营养物基准，以及消费海产品、海洋娱乐用水的人群健康基准等。　　我国海洋环境基准研究始于20世纪80年代，并取得一定进展。如：相关研究为制定《海洋沉积物质量》（GB18668—2002）提供了直接技术支撑；国家“863”专项“陆源入海排污口典型有机污染物的海洋环境效应阈值确定的关键技术研究”和海洋公益性科研专项“近海海水质量基准/标准的研究与制定”获海洋工程科学技术奖一等奖和二等奖各1项。　　我国海区跨越温带、亚热带和热带，海洋生态系统具有多样性。从保护我国海洋生态系统角度出发，“十四五”期间，以保护我国海洋生态系统完整性为根本，应加快研究构建我国海水水质基准方法体系，研制对我国海洋生态环境质量有重要影响的目标污染物海洋生物水质基准，开展内分泌干扰物等新污染物的生态风险阈值研究，研制基于分类分区的我国渤海、南海等重点海域营养物水质基准。　　我国海洋环境基准研究领域的专家分布于不同机构，为确保“十四五”海洋环境基准工作的顺利推进，应充分发挥国家环境基准专家委员会的智库平台作用，联合国内优势研究团队形成合力，组织联合攻关，通过在更广空间和更高层次上的合作，为我国海洋环境基准工作贡献智慧和力量，更好地服务于我国海洋生态环境保护，满足加快生态文明治理体系和治理能力现代化的迫切需求。