下载

2下载券

加入VIP
  • 专属下载特权
  • 现金文档折扣购买
  • VIP免费专区
  • 千万文档免费下载

上传资料

关闭

关闭

关闭

封号提示

内容

首页 2011CB403600-中国近海水母暴发的关键过程、机理及生态环境效应

2011CB403600-中国近海水母暴发的关键过程、机理及生态环境效应.doc

2011CB403600-中国近海水母暴发的关键过程、机理及生…

humaoxuanhn
2018-09-05 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《2011CB403600-中国近海水母暴发的关键过程、机理及生态环境效应doc》,可适用于医药卫生领域

项目名称:中国近海水母暴发的关键过程、机理及生态环境效应首席科学家:孙松中国科学院海洋研究所起止年限:至依托部门:中国科学院山东省科技厅二、预期目标总体目标查明我国近海灾害水母的生物学特征、生长模式与生态适应策略揭示导致灾害水母爆发的关键过程与调控机制、水母暴发对海洋环境和生态系统的影响途径与机理预测水母持续暴发对我国近海生态系统演变的作用提出应对水母灾害的相关对策提升我国在海洋生态灾害过程和机制研究方面的总体水平、国际地位和影响力为海洋生态系统健康发展、解决国际共同关心的海洋资源环境问题、维护国家利益做出贡献。五年预期目标阐明中国近海水母暴发的关键过程与调控机制查明黄东海灾害水母的时空分布格局及变动规律掌握黄东海主要灾害水母生活史和生态适应策略揭示控制黄东海水母灾害暴发的关键环境、生物因子及其调控过程建立主要灾害水母种群动力学模型从生态系统水平阐释水母灾害的暴发机制。查明水母暴发影响环境和生态系统的途径和机理查明水母暴发对生源要素循环的影响揭示水母暴发对水母灾害对食物网结构与功能的影响与反馈机制阐释水母暴发与生态系统演变的耦合机制预测水母连续暴发对黄东海生态系统发展趋势的影响。建立水母灾害评估模式并提出应对策略在掌握水母灾害发生过程及其对生物资源和环境影响途径的基础上建立我国水母灾害的生态环境效应评估模型科学评估水母灾害对生态安全及社会经济的影响提出可供决策部门参考的应对典型海域水母灾害的防控原理和减灾对策提高生态系统演变趋势预测和水母灾害调控和防治能力。培养和建立一支国际一流的海洋生态灾害研究团队获得一批对资源环境可持续发展有重要支撑作用的创新成果造就一批在国内外颇有影响力的中青年学科带头人打造一支以中青年为主体、具高度自主创新能力的海洋生态灾害研究领域的专业团队培养名以上的高水平研究生和博士后。发表篇以上的高水平研究论文其中在本领域国际高端杂志上发表有影响力的SCI论文篇以上出版有关水母基础生态学研究和水母灾害研究方面的专著部组织召开有关水母灾害研究的国际会议次。三、研究方案(一)学术思路水母问题的核心是种群的暴发由于水母的生活史非常复杂生活史不同的发育阶段的发育时间和生长模式受到环境因素变化的调控:物理环境、化学环境和生物环境因此该项目将以水母种群暴发为核心从环境对生活史不同发育阶段的操控作用入手进行物理环境(温度、盐度、透明度、光照、扰动等)和化学环境(溶解氧、酸度等)对水母生活史不同发育阶段的调控作用的研究从食物网组成和能量流动的角度开展水母的饵料种类组成和密度对水母生长的调控作用、鱼类和底栖生物对水母不同发育阶段的幼体和水螅体的捕食作用研究经过综合分析了解水母生长过程中的环境驱动过程和种群生长机理。本项目的另一个关键问题是水母种群暴发后对生态系统的影响围绕食物网结构的变化通过水母对饵料生物的摄食强度、浮游食物网结构的改变、对鱼类卵和幼体的摄食和破坏作用等进行观测和实验测定各种关键生物学参数推算对食物网结构和不同功能群的影响。在生态系统层面通过研究水母种群暴发和消亡过程中对营养盐的释放、对水体化学环境的改变等研究水母暴发的次生灾害问题。对上述结果进行综合分析和模拟结合我国生态系统现状模拟在水母数量持续增多的情况下海洋生态系统未来发展趋势是否会发生体制上的转变在什么情况下会发生转变我们应该采取哪些应对策略避免这种情况的发生并提出关键措施和途径。为生态系统健康评估、水母灾害评估、防灾减灾提供科学依据和技术支撑实现本项目的科学目标和国家目标(图)。(二)技术途径为了实现项目的总体目标拟采用资料分析模拟实验水族系统受控实验养殖区模拟实验海上现场调查数值模拟与耦合模型相结合的系统研究方法(图)主要技术路线如下:图技术途径框架图、资料分析与假设的形成在大量生活史研究和国内外对水母研究的基础上利用我国年来近海环境监测和生态系统研究所积累的资料以及前期所获得的大量现场和实验数据对黄东海生态系统基本特征和演变过程、灾害水母种群变动特点以及其它重要生态异常变化进行综合分析进一步提炼科学问题提出生态系统演变和关键物理、化学过程驱动和调控水母灾害暴发机理的假设并通过实验研究和海上现场调查来加以验证。、模拟实验通过室内培养研究水母整个生活史的发育过程了解不同发育阶段的生物学特征和环境操控途径量化水母发育时间、生长速率及其与温度、盐度、饵料等的关系筛选水母关键发育阶段的主要受控因素及其操控机理。利用大型水族系统对水母对环境的需求、生物间的相互作用进行观测和实验了解在复杂生态系统中水母的生长与适应情况探讨导致水母暴发的机理。实验中尽量模拟现场条件使结果更接近海上实际情况。、受控实验针对水母灾害暴发机制的科学假设在大型水母养殖基地利用现场围隔模拟手段和对比试验研究导致水母暴发的各种环境因子、对浮游生物功能群演替的影响过程水母消亡对化学环境的反馈机制等剖析理化和生物环境改变对水母暴发的驱动机理水母暴发后的生态效应与次生灾害。、海上调查研究针对黄东海独特的海洋地理环境结合水母具有附着(水螅体阶段)和浮游(蝶状体阶段)两个生活史阶段的独特生态习性把东黄海生态系统作为一个有机的整体综合考虑同时选择水螅体可能密集区(长江口、南黄海)以及水母灾害频发区(密集区)作为重点研究海区。项目将围绕不同研究主题统一组织安排航次调查主要包括灾害水母水螅体密集区生态系统综合调查、水母灾害暴发过程及次生灾害综合调查等。另外利用中国科学院近海锚系浮标监测网进行海洋环境连续监测获取水母暴发过程主要生态和环境参数的长时间序列连续数据。上述调查航次将重点围绕自然环境中是否具备水母种群暴发的生态条件、哪些地方具备这样的条件、水母自然种群的变动与环境之间的相互关系是否能够验证在实验室、受控实验和人工控制下的自然生态系统所观测到的结果等问题展开结合历史资料的统计分析找出水母暴发的主导因素和暴发机理。、数值模拟和耦合模型依据“资料分析过程研究耦合模型定量分析情景预测”的技术路线在实测资料基础上进行物理过程与生物过程综合分析研究探究物理过程与生物过程之间的内在关系以及物理过程对生物过程影响的动力学作用机制在过程研究基础上实现从动力学机制角度对生物观测资料进行合理解释进而建立水母关键种种群动力学耦合模型。利用资料分析和模型计算针对研究海域水母灾害提出防控原理和减灾策略。(三)创新点与特色·在研究手段上的创新。在国际上首次采用室内模拟实验、大型水族系统调控实验、自然海域围隔对比实验和海洋现场考察相结合的模式从整体上系统研究水母种群的暴发机理和对生态系统的危害机理。弥补了国际上水母的研究分散进行、实验室结果在野外得不到验证、而野外观测结果无法用实验解释的缺陷。各种研究手段既相互联系又环环相扣:室内实验模拟的个体发生过程及与环境的关系是调控和围隔实验的基础大型水族系统了解多因素、可控生态系统中的种群生长过程自然海域围隔对比实验解释水母在自然状态下的生长过程及受控因素上述结果与认识综合分析后做出水母在自然状态下生长、发育、直至种群暴发的模式然后通过现场考察进行验证同时对观测现象再进行实验模拟和参数测定。由同一个团队对同种水母进行不同尺度的系统实验分析、并进行野外现场验证在国际上还没有这样的先例。·在观测和实验手段上的创新。采用声学、光学(图像)、水下机器人、拖网取样等综合探测手段调查自然海域中水母的数量变动、垂直分布和水平分布规律结合海流资料研究物理环境对水母分布格局的影响和输运模式等利用分子生物学的手段对水母水螅体和幼体进行鉴定与分析研究水母水螅体和水母幼体在自然环境中的分布区域与数量变动特征。·在研究思路上的创新。从水母生活史研究入手分析环境对其各个发育阶段的调控机制了解水母种群生长过程中生活史阶段的作用与贡献以及环境对种群生长的调控作用以食物网研究为主线研究水母种群生长与生物环境之间的关系及其生物控制作用。从整个生态系统的角度系统研究水母在复杂理化环境和生物环境中从发生、生长、发育到种群暴发的全过程以及水母暴发后的生态环境效应并结合我国海洋生态环境现状预测我国近海生态系统在加入水母暴发因素后的生态系统演变趋势为保障海洋生态安全和沿海经济可持续发展提供决策依据和应对措施。·研究特色。强调综合、交叉和集成研究。采用物理过程、化学过程、生物生长过程和数值模拟有机结合各个部分的研究在一个平台上完成:海上现场调查、自然海域围隔实验、大型水族系统调控实验都是统一进行在同一环境下、针对同一个目标从不同的角度开展系统的研究。(四)取得重大突破的可行性分析聚焦有限目标利用多种研究手段进行系统研究本项目研究目标明确、有限:围绕水母暴发机理和生态环境效应两个有限目标充分考虑到我国开展这方面研究的优势与特点在国际上首次将室内模拟、自然海域围隔实验和海洋现场考察等多种技术手段相结合从生态系统水平上系统研究水母种群的暴发机理和对生态系统的危害机理。有望在水母发生机制与水母暴发的生态环境效应评估和预测这两个方面在国际上取得突破性的进展。已掌握大型水母室内培养和繁育的关键技术并有完善的实施条件我国在大型水母培养方面是世界上开展最早的国家特别是在大规模培养和幼体保存方面拥有先进的技术和培养设施本项目主要参加人员能够在实验室中将水母水螅体保存年并让其重新生长完全掌握控制水母幼体各发育阶段的环境调控技术为该项目的实施提供了水母活体培养和调控实验提供了技术保障实验生物储备项目承担单位拥有设备完善的大型水族培养系统和大型海蜇人工养殖基地主要参加人员具有长期水母活体培养和生活史研究的基础和多年海蜇养殖经验为本项目开展大型水族受控实验和生态模拟实验提供了良好的软、硬件条件。项目组在黄东海生态系统动力学研究方面已有坚实的基础项目主要参加人员在过去的年中一直承担国家项目“黄东海生态系统动力学”、重点基金“黄东海浮游动物关键种种群动力学”、“浮游植物功能群研究”和“黄东海关键生物过程与物理过程耦合研究”等一系列重点基金项目和“大型水母沙海蜇在黄、东海的生活史及其对浮游生物的调控作用”等面上基金项目具有长期的海洋生态系统动态变化研究积累和丰富的室内实验、海上调查和数据综合分析的知识和经验以及我国近海生态系统现状和大量的现场考察和实验数据与资料。具有坚实的基础设施条件项目参加单位拥有先进的综合科学考察船和渔业资源考察船及相应的调查设备拥有自北黄海到长江口的海上浮标观测网络能够获得海洋环境信息的实时数据为该项目的现场调查和资料获取提供了重要的条件保障。已形成一支多学科交叉的研究团队项目承担单位由来自中国科学院、教育部、农业部、国家海洋局等个系统的个单位共同承担。项目组主要参加人员在海洋生态研究领域具有长期的合作已经形成了一个优势互补和相互配合的团队。具有广泛的国际合作基础项目首席科学家和研究团队多人在国际海洋科学组织任职大多数研究骨干具有国外工作或进修经历与国际著名的海洋研究机构保持着长期的合作关系掌握国际研究现状和在该领域的国际发展趋势、存在的问题和解决问题的系统方案。综上所述该项目具备取得重大突破的能力和条件保障。(五)课题设置各课题间相互关系本项目围绕我国沿海日趋严重的水母灾害问题针对主导致我国近海水母暴发的主要因素、关键过程和驱动机理、水母暴发对海洋生态系统的影响途径与致灾机理、水母灾害评估与应对策略等关键科学问题设置了个既相对独立又紧密相关、相辅相成的课题从黄东海主要灾害水母的基础生物、生态学(生活史及其关键发育过程)、黄东海关键环境和生物因子及对水母灾害的调控机理、水母暴发的生态效应与成灾机理、及发展趋势与防控对策等四个方面开展研究。课题从水母基础生物、生态学入手研究主要灾害水母野外生活史、关键发育阶段的生态适应策略、以及关键控制因素课题主要针对环境因子对水母灾害的调控机理研究重点研究海域理化环境变化对水母暴发的影响与反馈课题、、主要针对生物因子对水母灾害的调控机理重点研究浮游植物(课题)和浮游动物(课题)等作为水母饵料基础对水母种群增长的调控以及水母暴发对海洋食物网低营养层影响底栖生物和鱼类(课题)通过饵料竞争和捕食对水母暴发的调控以及水母暴发对渔业资源的影响课题主要利用课题获得的生态参数开展主要灾害水母种群动力学模型研究。围绕项目所要解决的关键科学问题课题设置的思路、各课题间的有机联系以及与项目预期目标的关系如图所示。课题主要灾害水母生活史及其种群增长的环境调控机理预期目标:通过实验模拟和大型受控实验查明水母生活史不同发育阶段对环境的需求和适应策略测定水母在不同环境条件下的发育时间、与其他生物之间的相互关系、生长率和死亡率等基础生物学参数结合其它几个课题所获得的数据和历史资料的系统分析推断我国近海水母暴发的过程、主要控制因素和驱动过程结合模式研究进行水母暴发的机理分析和未来发展趋势预测。研究内容:.水母生活史研究选择在我国近海大量暴发的水母种类进行生活史培养实验研究其生活史发育过程通过各种对比实验和梯度实验测定在不同环境条件下水母的发育过程与适应对策例如基于温度的生长模式、基于饵料的生长模拟、不同环境组合的生长模式测定关键生物学参数:生长率、死亡率等研究水母在不同环境中的适应模式:在什么条件下身体会停止生长、什么情况下能够恢复生长等。水螅体阶段对环境的要求与适应。.导致水母种群暴发的生态条件与其它课题组联合进行水母不同发育阶段对环境的需求包括对饵料数量的需求、模拟在自然海域正常状态下水母的生长状态对饵料生物的选择性、在饵料生物暴发式生长状态下水母的生长状态其它生物是否会对水母生活史不同发育阶段的幼体和水螅体具有摄食作用、主动选择还是偶然所为对水母幼体的摄食率与摄食压力等。.集成研究与模式研究课题组联合结合其它课题组在理化环境、浮游食物网结构和数量变动、其它生物对水母的摄食压力和大量野外现场考察资料和历史资料系统分析推断水母种群暴发的形成条件、暴发机理和未来发展趋势。经费比例:承担单位:中国科学院海洋研究所、辽宁省海洋水产科学研究院课题负责人:孙松学术骨干:董婧、张芳、孙明、王世伟课题海洋环境变化与水母暴发的相互作用预期目标:以黄东海水母暴发水域为重点研究区域在充分分析海洋动力变化过程与水团特征基础上研究控制目标海域生源要素形态与结构变化的关键生物地球化学过程阐明营养盐水平与结构变化对生物群落演替和分布格局演变的影响机制剖析重要环境因子对水母关键发育阶段的调控过程探讨水母暴发与环境的相互关系揭示控制水母暴发的关键环境驱动因子及其机制。研究内容:聚焦于水母种群暴发的关键环境因子与驱动过程在水母生活史及其关键发育阶段的受控机理研究基础上通过大规模受控生态实验和现场调查研究海洋动力过程、富营养化过程、低氧区分布对水母种群暴发的影响过程及机制探讨水母暴发对水化学环境的反馈特征。.水母高发区的物理环境演变基于历史资料、卫星遥感资料、现场补充调查资料以水动力模型研究黄东海暴发海域的海洋物理环境(水温、盐度)和动力过程(环流、锋面、混合等)的季节变化、年际年代际变化规律分析海洋物理环境变化特征与水母种群数量增加之间的统计相关阐明水母种群暴发的物理环境背景。.富营养化与水母暴发耦合关系的解析通过现场调查与历史资料分析研究水母暴发水域生源要素(碳、氮、磷、硅)浓度、结构及变化趋势探寻控制目标水域生源要素浓度与结构的关键生物地球化学过程研究富营养化与水母数量增多以及浮游生物群落演替的相互关系。.低氧环境对水母生活史关键发育阶段的影响通过历史资料分析结合现场调查阐明研究海域低氧的分布区域、特征及其与水母生活史关键发育阶段的对应关系在水母生活史关键发育阶段的基础上结合受控生态实验研究低氧在水母暴发过程中的作用。.化学环境对水母暴发消亡过程的响应利用室内培养结合现场调查研究水母暴发消亡过程中代谢产物对生源要素循环的贡献探讨水母残体溶解、分解过程中生源要素的释放及对溶解氧的消耗速率探讨微生物及其关键功能群与生物地球化学循环要素的耦合机理阐明水母暴发对化学环境的反馈机制为揭示水母暴发次生灾害提供依据。经费比例:承担单位:中国海洋大学、中国科学院海洋研究所课题负责人:于志刚学术骨干:宋金明、姚庆帧、米铁柱、李宁课题浮游植物群落演替与水母暴发的相互影响预期目标:查明水母高发区浮游植物群落的时空分布格局、演变趋势及其机制阐明浮游植物群落变动与浮游动物功能群演变及水母暴发的关联揭示水母暴发对浮游植物群落组成与结构的影响。研究内容:以黄东海水母高发区为现场研究海区通过历史资料的收集分析与现场调查研究浮游植物群落的时空分布格局与演替过程采用现场研究、受控生态实验探讨浮游植物群落结构的变动与水母暴发的影响以及水母暴发对浮游植物群落结构和生产力的影响与调控。通过实验生态手段研究营养盐结构的变动对浮游植物优势中更替的影响及生理生态学机制。.水母暴发海域浮游植物群落的时空格局及演替过程研究黄东海水母高发区浮游植物种类组成、类群组成、粒级结构的分布格局及其时空变动规律探讨富营养化及营养盐结构的变动对浮游植物群落组成和结构的影响。.浮游植物群落结构的演变与水母暴发的关系研究浮游植物群落组成(种类、数量种间和类群间比例变化)和重要类群(如硅藻、甲藻的变动)、初级生产力粒级结构的变动对浮游动物功能群演变的影响探讨浮游植物群落演变和营养通道的变动与水母暴发的关联。.水母暴发对浮游植物群落结构的影响和控制研究水母暴发和死亡过程对浮游植物种类、类群和粒级组成与结构的影响探讨水母暴发中后期对微型浮游动物对浮游植物摄取压力的变化研究水母暴发对超微型浮游植物重要类群的影响探讨其对初级生产力的调控作用。.重要浮游植物对营养盐结构变动的生理生态学响应研究黄东海水母高发区典型与优势浮游植物对营养盐结构(不同形态和比例)变动的生理生态学响应(生长、光合与营养盐转运与同化等)研究典型与优势浮游植物对营养盐吸收与代谢的酶学机制探讨浮游植物优势甲藻和硅藻更替的分子机制。经费比例:承担单位:厦门大学、中国科学院海洋研究所、暨南大学课题负责人:黄邦钦学术骨干:孙晓霞、欧林坚、陈纪新、林丽贞课题浮游动物功能群演变与水母暴发的相互作用预期目标:从浮游动物作为水母的饵料基础角度出发研究水母数量变化与其他浮游动物群落结构之间的相互作用关系查明黄东海浮游动物功能群组成、分布格局与演变特点量化浮游动物不同功能群对灾害水母的营养贡献确定浮游动物功能群演变对海洋食物网结构与功能的影响了解水母暴发过程中浮游动物功能群的演替过程揭示浮游动物功能群的演变对水母种群增长的饵料调控与反馈机制。研究内容:.浮游动物群落演替过程及其对环境变化的响应研究浮游动物群落结构和生物量水平的时空变化格局查明水母高发区浮游动物主要功能群组成特点及变动规律研究环境(水团、低氧等)变化和浮游植物群落演替对浮游动物功能群粒级组成、相对丰度的影响探讨环境变化对水母营养基础的影响。.浮游动物功能群对灾害水母的营养贡献现场和实验室受控条件下研究水母捕食浮游动物的种类选择性、摄食压力以及摄食过程中对不同浮游动物功能群生长状况的影响通过肠道内含物和生物标志物分析查明自然环境中灾害水母饵料组成和营养需求综合分析浮游动物功能群演变对灾害水母暴发的饵料调控机理。.水母数量变化对浮游动物群落结构的影响在浮游动物功能群时空变化的基础上结合不同种类灾害性水母的地理分布规律和年际变化特征研究水母数量变化对浮游动物功能群组成、丰度和时空变化格局的影响。调查水母暴发过程中浮游动物组成及数量的变化特点分析水母暴发对功能群演替的影响。.浮游动物功能群演替对食物网结构与功能的影响系统研究浮游动物功能群的饵料组成、摄食率以及生态转换效率确定不同功能群在海洋食物网能流过程中的功能作用查明浮游动物功能群对浮游植物演变的响应与反馈、浮游动物功能群演变对高营养层鱼类等的影响分析浮游动物功能群演替对食物网能流途径及效率的影响以及与水母增多的关系。经费比例:承担单位:中国科学院海洋研究所、厦门大学课题负责人:李超伦学术骨干:张光涛、徐奎栋、左涛、郭东晖课题鱼类和底栖生物与灾害水母数量变动的相互关系预期目标:针对“渔业生物水母种群数量变动相互作用”这一关键科学问题结合历史资料及海上调查研究黄东海水母暴发水域的鱼类和底栖生物功能群组成、分布格局、演变特点通过受控水体试验量化鱼类和底栖生物关键功能群与灾害水母不同发育阶段的食物关系阐明鱼类和底栖生物关键功能群动态变化对灾害水母暴发的生态响应和反馈机制评估水母暴发对近海生态系统生产和服务功能的影响为理解黄东海水母暴发关键生物学过程、生态效应提供理论依据。研究内容:.水母暴发水域鱼类和底栖生物功能群的时空分布通过历史资料分析和海上调查在分析近几十年来黄东海主要灾害水母(如沙海蜇、海月水母、霞水母)的数量变动及时空分布的基础上研究水母暴发水域的鱼类和底栖生物功能群组成、分布格局及其动态阐明鱼类、底栖生物种类组成、种群数量与灾害水母时空分布的关系。.鱼类和底栖生物关键功能群与灾害水母不同发育阶段的食物关系开展受控水体实验定量研究鱼类和底栖生物关键功能群与主要灾害水母的食物关系包括鱼类对水母蝶状幼体、底栖生物对水母螅状幼体和幼水母的捕食及水母对鱼卵、仔稚鱼的捕食并且分析影响上述食物关系的重要生态因子。.鱼类和底栖生物关键功能群对灾害水母暴发的生态响应和反馈机制研究水母暴发和消亡过程中鱼类和底栖生物关键功能群组成、分布格局演变过程确定鱼类和底栖生物关键功能群对灾害水母暴发的生态响应模式探讨两者对灾害水母暴发过程的反馈机制评估灾害水母的暴发对近海生态系统生产和服务功能的影响。经费比例:承担单位:中国水产科学院黄海水产研究所、中国科学院海洋研究所课题负责人:庄志猛学术骨干:窦硕增、陈四清、朱玲、李新正课题水母灾害暴发机制与生态效应的模型研究预期目标:以数学模型研究水母个体发育、种群动态的时空变化及暴发主要机制探讨水母暴发引起的环境、生态系统结构变化和可能的灾害为水母暴发引起生态系统变化趋势预测和次生灾害防治提供基础。研究内容:.水母关键种生活史模型研究在实验生态学和现场观测基础上建立水母关键种的生长发育不同阶段与水温、盐度、溶解氧、饵料丰度及种群结构关系的生活史模型。.基于水母关键种个体发育的种群动力学模型研究建立基于水母个体发育规律的、与三维水动力模型耦合的水母种群动力学模型(IBMJelly)探讨关键区域(长江口外、苏北浅滩、黄海冷水团)物理环境变化对水母生活史关键发育期种群动态的影响以海州湾、长江口、济州岛南部为水母无性繁殖起点模拟可能的水母发育、迁移规律给出水母生物量空间分布的季节变化。.三维水母浮游食物网生态系统动力学模型研究建立水母与浮游食物网耦合的三维生态系统动力学模型模拟水母生物量和海洋生态环境季节、年际年代际变化定量阐明气候变化(温度、ENSO、PDO等)对水母生态环境演变的影响探讨浮游生物群落结构、低氧环境、营养盐结构及物理环境变化对水母暴发的影响通过数值实验研究水母暴发可能引起的环境和浮游生物群落结构等变化。经费比例:承担单位:天津科技大学、国家海洋局海洋环境预报中心课题负责人:魏皓学术骨干:刘桂梅、刘文岭、李秀梅、李燕四、年度计划研究内容预期目标第一年数据采集与数据平台建设:系统收集、研究历史资料和已有成果在充分研讨的基础上各课题根据项目的科学问题提出自己的理论假设和实验设计。选择水螅体可能密集区(长江口至南黄海)开展个专项航次调查主要目的是研究其水螅体的栖息地环境背景及水螅体分布情况调查时间约天针对水母灾害频发区(密集区)作为重点研究海区进行月份和月份个航次多学科整体调查总计调查天数约天春季航次主要是研究其发生机理夏季航次主要是研究其成体分布、对生态系统的影响以及次生灾害的问题。进行室内受控生态实验和野外围隔实验。实施项目管理、信息网站和数据共享平台建设。召开相关研讨会。明确现场调查和现场及陆基实验的具体实施方案。基本完成历史资料的整理和初步分析。完成水螅体可能密集区和水母灾害频发区首年度综合调查现场数据采集和水螅体栖息地调查航次和春季水母灾害频发区调查航次样品分析和数据处理工作。完成项目网站和数据平台框架建设。实现水螅体栖息地调查航次和春季水母灾害频发区调查航次数据、资料的网上共享。第二年数据采集与阶段性总结:继续对水螅体可能密集区和水母灾害频发区(密集区)开展多学科整体调查总计调查天数约天。继续进行室内受控生态实验和野外围隔实验。根据海上调查和相关实验数据结合历史资料进行阶段性综合分析和学科间整合研究。完善网站和数据平台建设。.对前两年研究工作进行阶段性总结。主办次国际学术研讨会和召开相关研讨会。项目网站正常运行并实现前一年半的数据共享。完成除第二年夏季综合调查外所有海上调查样品分析和相关数据、包括室内实验数据的处理工作。完成阶段性研究成果总结提出完成项目研究目标的初步框架。发表论文篇以上。通过中期评估。第三年检验补充与过程研究:对水螅体密集区进行天的补充调查对水母灾害频发区(密集区)进行个航次天的补充调查实验进行必要的室内受控实验和野外围隔实验强化有关现场和实验数据。围绕黄东海灾害水母的时空分布格局及变动规律、水母生活史和生态适应策略、控制黄东海水母灾害暴发的关键环境、生物因子、以及水母暴发对环境的影响过程等进行多学科交叉、综合研究。召开相关研讨会。完成现场多学科综合研究数据采集和样品分析全面完成数据汇交。查明黄东海灾害水母生态适应策略找出控制黄东海水母暴发的关键因子揭示水母暴发过程对化学生物环境的影响途径初步确定其量化参数提出建模假设。第四年机理与建模研究:围绕物理、化学和生物过程对水母暴发的调控机制、水母爆发对生源要素循环和食物网结构的影响机制等进行研究进行各相关过程建模研究。开展个航次天的实验航次进行模式验证与参数优化。主办次国际学术研讨会和召开相关研讨会。基本认知黄东海水母灾害的暴发机理阐明水母暴发对生态环境的影响与反馈机制。建立各相关评估和预测模型。第五年系统集成与整合研究:围绕水母暴发与生态系统演变这一主线从理化环境以及初级生产、次级生产和高营养层等食物网不同营养阶层上对水母暴发的调控与反馈过程和机制进行系统集成与整合研究探求水母暴发与生态系统演变之间的耦合机制完善相关评价和预测模型。召开报告会与研讨会。组织对课题的验收。.从生态系统水平上加深对我国近海水母暴发机理及生态环境效应的认识充实、丰富我国海洋生态灾害过程和机制研究的理论体系为科学评估水母灾害对生态安全及社会经济的影响、提高水母灾害调控和防治能力提供科学依据。.发表论文篇出版专著部培养研究生名以上。全面完成项目的四个主要目标。一、研究内容(一)拟解决的关键科学问题导致我国近海水母暴发的主要因素、关键过程和驱动机理水母的生活史复杂在其个体发育的不同阶段和整个种群生长过程中都会受到理化环境和生物环境诸多因素的控制已有研究表明水母能够在动荡的生态环境中生存、发展和壮大。我们必须查明哪些环节是导致水母暴发的关键环节哪些环境因子的改变能够促进水母种群的暴发生态系统中促使水母暴发的关键驱动过程是哪些?水母暴发对海洋生态系统的影响途径与致灾机理水母暴发会通过多种途径对海洋环境和生态系统产生影响阐明其影响途径与致灾机理是开展水母灾害科学评估、提出应对策略的理论基础。需要了解水母暴发会对营养盐循环和浮游植物群落产生什么影响这种变化是否会有益于更多能量进入水母食物网循环需要查明水母暴发对食物网不同营养层次的影响途径量化水母数量与食物网结构变化之间的相关关系并模拟、推算在水母数量达到何种程度时才会造成食物网的破坏在什么情况下会危及鱼类等其它生物的生存以及大量水母死亡后对海洋环境产生何种影响等。水母灾害评估与应对策略水母的暴发对生态系统的影响是一个量变到质变的过程如何进行科学评估是一个非常关键的问题。在水母暴发频率和持续时间到何种程度时我国近海生态系统才会出现体制上的转变如何评价我国近海生态系统目前的状态能否预测水母的暴发与生态系统未来演变趋势?由水母暴发而导致的生态灾害会对近海生物资源、海洋环境、沿海经济发展和社会造成何种威胁?这种风险到底有多大是否会酿成灾难性的后果?我们应该采取什么样的对策和措施抑制水母灾害的发生?(二)主要研究内容:水母生活史、理化环境变化对水母不同生活史阶段的调控机理从基础生物学的角度研究水母生活史中不同发育阶段与环境之间的关系分析环境调控机理。重点围绕与种群暴发有关的基础生物学问题:生长、发育、受控因素、生长模式开展温度调控作用、饵料调控作用、与低氧关系、与敌害生物之间关系等的研究。海洋环境演变和食物网变动对水母种群增长的调控作用研究海洋环境变化特别是富营养化与水母暴发的相关关系、影响过程与机理研究在环境富营养化的情况下灾害水母与其它生物之间的竞争关系、相互作用过程与途径。研究水母生长的饵料基础浮游生物变动对水母种群生长的影响过程与机制围绕鱼类和底栖生物对水母的捕食作用研究对水母(水螅体、幼体)具有捕食作用的主要生物种类构成测定捕食效率剖析鱼类和底栖生物捕食作用对水母种群增长的调控作用。水母暴发的生态环境效应与成灾机理研究水母暴发对食物网结构与功能的影响包括食物网的运转效率和能量流动途径研究水母暴发后对鱼类数量的控制作用包括食物竞争以及对鱼卵、仔稚鱼的捕食作用对鱼类种群补充率的影响研究水母暴发和衰亡过程对生物地球化学循环的影响及其致灾途径。水母暴发对近海海洋生态系统演变的影响及应对策略通过上述三个方面的研究结合我国近海生态系统现状、野外考察资料分析和对整个生态系统演变趋势的理解在查明导致水母暴发的关键过程和主要因素后应用模型研究手段模拟水母暴发在我国近海生态系统演变中的作用和影响剖析水母暴发在何种程度下能够导致我国近海生态系统体制上的转变以及体制转变后对我国资源、环境和经济、社会的影响。根据水母灾害发生的机理提出避免或减少水母灾害的应对策略。鱼类主导水母主导海洋生态灾害评估安全社会经济预警预报应对措施生态系统体制转换未来变化趋势水母暴发浮游食物网改变鱼类数量减少生物地化循环模式改变环境恶化水母正常生长浮游食物网变动鱼类数量变化理化环境变化水母生活史变化气候变化人类活动图项目学术思想示意图水母生活史、理化环境变化对不同生活史阶段的调控海洋环境演变和食物网变动对水母种群增长的调控作用水母暴发的生态环境效应与成灾机理水母暴发对近海海洋生态系统演变的影响及应对策略课题课题课题课题课题课题研究内容课题导致我国近海水母暴发的主要因素、关键过程和驱动机理水母暴发对海洋生态系统的影响途径与致灾机理水母灾害评估与应对策略关键科学问题图项目关键科学问题、研究内容与课题设置的关系生态效应生物调控课题水母生活史与种群动力学课题海洋环境变化课题浮游植物课题浮游动物课题鱼类、底栖生物海洋食物网课题模型研究综合集成综合评估与应对策略满足国家需求立足国际前沿环境调控次生灾害图课题设置的思路、各课题间的有机联系以及与项目预期目标的关系图课题设置的思路、各课题间的有机联系以及与项目预期目标的关系

用户评价(0)

关闭

新课改视野下建构高中语文教学实验成果报告(32KB)

抱歉,积分不足下载失败,请稍后再试!

提示

试读已结束,如需要继续阅读或者下载,敬请购买!

评分:

/24

VIP

在线
客服

免费
邮箱

爱问共享资料服务号

扫描关注领取更多福利