渤海中南部底栖生物生产过程与生物多样性集成研究

底栖生物是海洋食物网的重要环节，是海洋生态类群中物种多样性最高的类群，在全球生物地球化学循环中，通过水层-底栖耦合过程对海洋生物资源和全球气候变化起重要调控作用。本项目基于已有和现场的调查资料，从水层-底栖耦合的角度，开展多学科交叉，将初级生产有机物质的沉降与现场测定的底栖生物的代谢响应，以及粒径谱测定进行集成分析，将大型、小型和微型生物的生产过程同步综合，将基于物种多样性的传统的宏观描述与DNA条形码技术的微观分析相结合，从整体上了解渤海中南部底栖生物的生产过程及生物多样性控制机制，改进并建立新一代水层底栖耦合模式，为大尺度海洋生态系统的健康评估及对人类活动和气候变化的响应提供科学依据。

渤海水域浮游植物Chl-a含量变化范围为1.801—7.495 mg. m-2，黄河淡水输入是影响Chl-a空间分布的重要因素。目前Chl-a含量比10年前增加了50%，比20年前增加了100%，约是30年前的4倍和50年前的8倍。渤海初级生产力约为30年前的2倍，但碳同化指数则下降约一半。近30年来渤海水域的营养盐结构已从N-限制向P-和Si限制演化。交换通量研究指明渤海沉积物是NH4+、DIN、PO43—和Sio32—的源，NO3—汇。沉积物水界面释放的DIN、PO43—和Sio32—分别为初级生产力所需的10%氮，1.1%磷和10%硅。以线粒体COI和16S基因部分序列为分子分类标志，对潮间带13种优势和常见多毛类进行了分子鉴定和系统演化分析，提交GenBank DNA序列22条，测定了15种海藻线虫和5种红树林线虫的18S rDNA基因部分序列，其中5种同时获得COI序列，并对15种海藻线虫的18S序列进行了系统发生分析。物种多样性研究成果，包括，建立了海洋细菌的3个新属，5个新种，完成一株海洋细菌HQMg的基因组分析，发现了大量降解琼胶的基因，为海藻的降解利用提供了依据； 鉴定黄渤海自由生活海洋线虫246种，包括3个新属，54个新种，鉴定底栖桡足类121种，其中新属2个，新种8个。研究海域小型底栖生物的平均生产量为7328±5755µg dwt.10cm-2，近30年来，生物量逐渐增加，原因是线虫数量在逐渐增加，而底栖桡足类逐渐减少，即两个类群数量的比值N/C在稳步增加，这暗示底栖生物群落对海域生态系统改变的响应。渤海小型底栖动物平均次级生产量为6.53±3.69µg dwt.10cm-2.a-1，与渤海20世纪90年代大型底栖动物的次级生产力相等（6.53vs.6.49），约为2008年和1.7倍，远超过南黄海和东海。中国陆架浅海底栖动物粒径谱（BSS）研究，显示了典型的双峰型，同时在小型底栖生物峰中出现两个亚峰，分别代表海洋线虫和其他小型类群；生物量标准化粒径谱（NBSS）的参数截距显示，不同海域之间的显著差异（P<0.05），指明不同海域生产力水平的差异。通过NBSS可以计算任意两个粒级之间的次级生产力，可用于不同海域次级生产力的比较。完成的研究还包括大型底栖动物群落和次级生产力分析。建立了新一代渤海水层–底栖耦合模式并进行了模拟分析。