研究成果

研究成果

时间:2015-05-07  来源: 文本大小:【 |  | 】  【打印

  代表性研究成果:  

  海洋处于变化之中,海洋生态系统处于不稳定状态,海洋生态灾害频发。评估和预测生态系统的状态是我们必须面对的问题。浮游动物在海洋生态系统能流和物流中起着关键的调控作用,是海洋食物网的基础,不同类型的浮游动物在生态系统中扮演不同的角色、发挥不同的作用,本课题组近年来通过对黄东海浮游动物主要功能群种类组成和数量变动及其生理生态进行机制性的研究,揭示黄东海生态系统结构与功能的变化,导致这些变化的原因和未来发展趋势。 

  1、浮游动物功能群及优势种种群动力学

    根据浮游动物的粒径、摄食习性和营养功能,提出浮游动物功能群概念及其划分方法,并对黄海浮游动物功能群进行了划分,系统阐述了黄海浮游动物功能群时空变化特征,确定黄海生态系统生物生产过程中起关键作用的功能群,从而简化海洋浮游食物网的结构,为实现从生态系统(浮游动物群落)结构研究向功能阐述和量化研究的过渡提供了一种有效手段,对今后生态系统模式的建立具有重要的意义。近五年继续围绕我国黄东海生态系统中起关键作用的浮游动物中华哲水蚤、太平洋磷虾种群变动及补充机制开展系统研究,提出中华哲水蚤度夏策略;确定温度和饵料条件是影响中华哲水蚤种群动的主要因子;对黄海海域太平洋磷虾的种群生态分布、繁殖和发育策略、以及摄食、代谢等基本生理生态学特点进行了较为全面、细致的研究。这些研究均为系统阐述陆架海浮游动物种群动态变化与物理过程、生物过程等环境因子之间的关系提供新的案例。 

    

  2、用分子生态学的方法研究浮游动物生产过程中的生理生态的深层次问题。 

  通过比较浮游动物关键种不同生理、发育状态下的转录组表达情况,系统研究浮游动物对海洋环境扰动响应的分子机制,主要取得以下进展。构建了我国近海浮游动物优势种中华哲水蚤、海月水母的转录组文库,分别获得了15000条和31050条EST序列。通过比较滞育前后中华哲水蚤转录组的差异表达,发现蜕皮激素和保幼激素及其相关受体在中华哲水蚤发育过程中起到调节作用;热激蛋白家族、细胞色素P450以及铁蛋白则有助于维持滞育过程中关键蛋白的结构和功能;而脂肪酸代谢相关基因的高表达则有助于夏季滞育提供能量积累。通过比较横裂生殖前后海月水母的转录组,发现视黄酸代谢、脯氨酸代谢与海月水母的横裂生殖发生密切相关,同时,横裂生殖期存在多种未知功能蛋白的高水平表达,这些蛋白是潜在的调节横裂生殖的信息素。 

  3、海洋生物观测方法与新技术研究。在海洋浮游生物快速计数技术、图像分析技术等方面取得了突破性的进展。建立了关键浮游生物历史资料标准化分析方法,根据体长、面积和体积等体形参数,建立与湿重、干重和 C、N 含量等生物量参数的回归关系,快速准确地获得浮游动物生物量,为生态模式参数化提供了重要手段;在国际上首次提出了浮游生物综合分析方法技术规范,得到国际同行的认可。 

  4、浮游动物分子条形码(Zooplankton Barcording)

    建立了我国近海浮游动物标准样品库,完成了301种中国近海浮游动物常见种标准样品入库工作;建立了相应的形态分类信息库(330种)、标准图像库(5199张)和基于种类鉴定的DNA指纹库(498条基因序列),构建了我国首个近海浮游动物物种信息平台并实现网上检索共享,编写浮游动物图像和分子信息采集的操作规程;物种信息库在胶州湾示范区选择典型站位进行了为期一年的示范运作,并开展了标准信息库专业人员培训示范,取得了良好效果,为海洋生态环境监测和渔业资源调查与养护提供了技术支撑和数据基础。依托浮游动物DNA条形码数据库,建立了浮游动物物种组成的宏基因组分析方法,实现了环境样品浮游动物物种组成的快速分子鉴定,该技术已成功应用于胶州湾、长江口海域浮游动物监测。 

  5、中国近海水母暴发的关键过程、机理及生态环境效应 

  从水母基础生物、生态学入手研究灾害水母的野外生活史、关键发育阶段的生态适应策略以及关键控制因素,并取得重要进展。1)根据现有的实验生态学数据及野外现场调查结果,对中国近海水母暴发的机理提出一种新的理论模式。模式认为水母生活史中的大部分时间以水螅体的形式生活在海底,水母种群的暴发是水螅体对环境变异的一种应激反应,是为了逃避动荡环境、扩大分布范围、寻求新的生存空间,为种群繁衍需求更多的机会的一种生存策略。导致水母种群暴发的关键过程是海洋底层温度的变动和饵料数量的变化,全球气候变化和富营养化是中国近海水母暴发的最重要诱发因素。2)发现水螅水母的无性繁殖是决定其种群暴发规模的关键过程。 3)沙海哲碟状体溯源调查揭示了春季沙海蜇碟状体分布范围与变动情况,对于沙海蜇水螅体栖息地的推断及相应数值模型研究具有重要意义。4)经过野外水螅体搜寻工作,先后在青岛沿岸的码头、养殖海域、自然峭壁等水域开展潜水调查,最终在青岛中港内成功发现海月水母的水螅体,并开展水螅体种群动态以及环境状况的同步监测。4)沙海蛰半人工繁殖实验成功获得了大量水螅体,不仅为沙海蜇水螅体室内实验提供了足够的实验材料,而且对该水母有性生殖的规律、浮浪幼虫的附着及变态、水螅体的附着时间及规律有了进一步的认识,对于解释及认识沙海蜇在黄东海的野外生活史的关键过程起了重要的促进作用。本项目为正在进行的项目,除某些研究结果已发表外,课题组成员正在系统分析和集成相关成果,渴望获得更多突破性进展。 

  6. 中国近海及南极普里兹湾浮游动物优势种的营养动力学 

  南大洋浮游动物饵料及摄食研究是了解浮游动物群落及生态系统变动的重要基础。南极普里兹湾浮游动物夏季摄食活动的原位培养结果显示,桡足类及磷虾等浮游动物优势物种摄食率及清滤率呈现显著的时空变化,普里兹湾桡足类及磷虾等浮游动物优势物种对饵料供应的时空变化呈现灵活的摄食策略。同时,在浮游植物饵料浓度较低的区域,纤毛虫对浮游动物饵料有较大的贡献。在中国近海浮游动物营养动力学研究中,我们发现南黄海春季桡足类摄食和繁殖会对不同种类浮游植物水华产生不同响应,不同大小的浮游桡足类对不同类型的春季水华存在不同的响应机制,大型桡足类是硅藻水华的主要摄食者,小型桡足类是甲藻水华的主要摄食者;尽管春季水华总体上提高了浮游桡足类的繁殖力,但是随着水华原因种由硅藻向小型甲藻的演替,初级产品在食物网中的传递途径发生变化,进而可能对整个食物网产生影响。 

  上述结果发表在包括“Marine Ecological Progress Series”、“Polar Biology”、“Deep-Sea Research”、“Journal pf Plankton Research”、“BMC genomics”、“PloS one”、“Hydrobiologia”等学术刊物发表研究论文79篇,编写及参与撰写专著5部,获得发明专利1项,软件著作权登记1项。 

    

  相关代表性成果: 

学术论文 

    

Shiwei Wang, Chaolun Li, Song Sun, Xiuren Ning, Wuchang Zhang, 2009, Spring and autumn reproduction of Calanus sinicus in the Yellow Sea, Marine Ecology Progress Series, 379:123-133. IF(2009)=2.519, IFmax(2011)=2.711. 

 Song Sun, Yuanzi Huo, Bo Yang, 2010, Zooplankton functional groups on the continental shelf of the Yellow sea, Deep-Sea Research Part II, 57(11):1006-1016. IF(2010)=1.670, IFmax(2011)=2.277. 

Huilian Liu, Song Sun, 2010, Diel vertical distribution and migration of a euphausiid Euphausia pacifica in the Southern Yellow Sea, Deep-Sea Research Part II, 57(7):594–605. IF(2010)=1.670, IFmax(2011)=2.277. 

Guangtao Zhang, Song Sun, Zhaoli Xu, Qilong Zhang, 2010, Unexpected dominance of the subtropical copepod Temora turbinata in the temperate Changjiang River Estuary and its possible causes, Zoological Studies, 49(4):492-503. IF(2010)=1.046, IFmax(2012)=1.261. 

 Minxiao Wang, Song Sun, Chaolun Li, Xin Shen, 2011, Distinctive mitochondrial genome of Calanoid copepod Calanus sinicus with multiple large non-coding regions and reshuffled gene order: Useful molecular markers for phylogenetic and population studies, BMC genomics, 12(1):73 doi:10.1186/1471-2164-12-73. IF(2011)=4.073, IFmax(2012)=4.397. 

Song Sun, Zhencheng Tao, Chaolun Li, Huilian Liu, 2011, Spatial distribution and population structure of Euphausia pacifica in the Yellow Sea (2006-2007), Journal of Plankton Research, 33(6):873-889. IF(2011)=2.079, IFmax(2012)=2.435. 

Xiaohong Sun, Song Sun, Chaolun Li, Guangtao Zhang, 2011, Seasonal and spatial variability in egg production, abundance and production of small copepods in and near Jiaozhou Bay, China, Journal of Plankton Research, 33(5):741-750. IF(2011)=2.079, IFmax(2012)=2.435. 

Guang Yang, Chaolun Li, Song Sun, 2011, Inter-annual variation of summer zooplankton community structure in Prydz Bay, Antarctica, from 1999 to 2006, Polar Biology, 34(6):921-932. IF(2011)=1.659, IFmax(2012)=2.006. 

Yuanzi Huo, Song Sun, Fang Zhang, Minxiao Wang, Chaolun Li, Bo Yang, 2012, Biomass and estimated production properties of size-fractionated zooplankton in the Yellow Sea, China, Journal of Marine System, 94: 1-8. IF(2012)= 2.655, IFmax(2012)=2.655. 

Fang Zhang, Song Sun, Xianshi Jin, Chaolun Li, 2012, Associations of large jellyfish distributions with temperature and salinity in the Yellow Sea and East China Sea, Hydrobiologia, 690(1):81-96. IF(2012)= 1.985, IFmax(2012)= 1.985. 

Song Sun, Yinghong Li, Xiaoxia Sun, 2012, Changes in the small-jellyfish community in recent decades in Jiaozhou Bay, China,         Chinese Journal of Oceanology and Limnology, 30(4):507-518. IF(2012)=0.577, IFmax(2012)=0.577. 

Juan Ning, Minxiao Wang, Chaolun Li, Song Sun, 2013, Transcriptome Sequencing and De  Novo Analysis of the Copepod Calanus sinicus Using 454 GS FLX, PloS one, 8(5):e63741. doi:10.1371/journal.pone.0063741. IF(2013)=none, IFmax(2010)=4.411. 

Chaolun Li, Guang Yang, Juan Ning, Jun Sun, Bo Yang, Song Sung, 2013, Response of copepod grazing and reproduction to different taxa of spring bloom phytoplankton in the Southern Yellow Sea, Deep-Sea Research Part II, 97:101-108. IF(2013)=none, IFmax(2011)=2.277. 

Juan Ning, Chaolun Li, Guang Yang, Aiyong Wan, Song Sun, 2013, Use of RNA:DNA ratios to evaluate the condition and growth of the copepod Calanus sinicus in the Southern Yellow Sea, Deep-Sea Research Part II, 97:109-116. IF(2013)=none, IFmax(2011)=2.277. 

Guang Yang, Chaolun Li, Song Sun, Cuixia Zhang, Qing He, 2013, Feeding of dominant zooplankton in Prydz Bay, Antarctica, during austral spring/summer: food availability and species responses, Polar Biology, 36(11):1701-1707. IF(2013)=none, IFmax(2012)=2.006. 

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