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微生物学开放性实验激发学生的创新能力

微生物学通报 2024年第4期51卷 1363-1371页

作者：皮永蕊杨沛孙妍唐永政烟台大学海洋学院山东烟台264005

针对微生物学实验教学中存在的问题,如未突出以学生为中心的理念、难以培养学生的创新性思维、无法激发学生学习的积极性、考核无法反应学生的真实水平等,我们开展了以学生兴趣为前提、学生主动参与为抓手、提高学生创新能力为目标的系... 详细信息

针对微生物学实验教学中存在的问题,如未突出以学生为中心的理念、难以培养学生的创新性思维、无法激发学生学习的积极性、考核无法反应学生的真实水平等,我们开展了以学生兴趣为前提、学生主动参与为抓手、提高学生创新能力为目标的系列微生物学相关开放性创新实验。采用三段式教学设计,通过文献调研、开展实验和结果总结构建了综合考核方案,达成了微生物学实验的教学目标,丰富了与理论教学紧密联系的“基础、综合、创新”系列化、多层次、阶梯状的专业实践教学体系。开放性创新实验项目的实施,推动了学生学习研究、科研训练和项目实践,提高了学生科创竞赛的参赛水平。开放实验也对授课教师的科研素养和教学能力有了更高的要求,做好实验室的管理,进而保障开放实验项目的顺利施行。

关键词：微生物学开放性实验三段式教学设计创新能力教师素养

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西北印度洋卡尔斯伯格脊卧蚕热液羽流影响区古菌群落动态变化特征

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微生物学报 2024年第6期64卷 1848-1863页

作者：巫苑桢韩喜球谢倩魏铭聪余娟上海交通大学海洋学院上海200240 自然资源部第二海洋研究所自然资源部海底科学重点实验室浙江杭州310012 浙江大学海洋学院浙江舟山316021

【目的】热液羽流在浮力上升和非浮力侧向迁移过程中与背景海水不断进行物质和能量的交换。因海底热液活动和洋流的流速流向均存在动态变化性,热液羽流的高度、物理化学参数和微生物群落也随时空发生演化。然而,由于缺乏热液羽流的长期... 详细信息

【目的】热液羽流在浮力上升和非浮力侧向迁移过程中与背景海水不断进行物质和能量的交换。因海底热液活动和洋流的流速流向均存在动态变化性,热液羽流的高度、物理化学参数和微生物群落也随时空发生演化。然而,由于缺乏热液羽流的长期监测和时序取样,微生物群落(尤其是古菌)的多样性及其时空演化尚不清楚。【方法】2018年7月−2019年6月,在卧蚕1号热液喷口东南300 m处放置了一套带有2个沉积物捕获器(分别距海底300 m和40 m)和一个浊度仪(距海底150 m)的锚系潜标,对热液羽流和热液羽流下方颗粒物沉降区的近底水样进行了为期18个月的观测和时序采样。本研究采用16S rRNA基因高通量测序技术研究了水样中古菌群落的多样性,以了解羽流层和近底沉降层古菌群落结构的特征与时空演化。【结果】热原体纲(Thermoplasmata)、甲烷八叠球菌纲(Methanosarcinia)和甲烷杆菌纲(Methanobacteria)等热液来源古菌,当浊度异常值较高时,它们的丰度也增加。从空间上看,热液羽流区和近底沉降区古菌群落结构在门和纲水平上具有相似性,但在目水平上表现出差异性,而且各主要类群的相对丰度也存在差异,其中热原体纲在羽流层中的丰度普遍高于近底沉降层,而氨氧化古菌和甲烷八叠球菌纲在沉降层的丰度较高。【结论】卧蚕热液区东南300 m热液羽流层和近底沉降层均受到了热液的影响,羽流层受热液影响的程度相对更显著,而近底沉降层除了受到一定程度的热液影响外,还可能受到了再悬浮沉积物的影响。热液贡献大小的动态变化和底层沉积物再悬浮可能是造成热液区近端水体古菌群落时空异质性的主要因素。本研究深化了对热液影响区古生菌群落结构及其月际尺度时空分布特征的认识。

关键词：卧蚕1号热液区热液羽流古菌时空演化印度洋

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海底热液硫化物中金属、非金属和稀有气体同位素组成的关系及其地质意义

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吉林大学学报（地球科学版） 2024年第1期54卷 1-19页

作者：曾志刚中国科学院海洋研究所/中国科学院海洋地质与环境重点实验室山东青岛266071 崂山实验室海洋矿产资源功能实验室山东青岛266061 中国科学院大学海洋学院山东青岛266400

海底热液硫化物的同位素组成不仅可以示踪其来源,也记录了流体及其沉淀过程。本文分析了全球海底热液硫化物的金属(铅、铼、锇、铁、铜、锌)、非金属(硫)及其流体包裹体中的稀有气体同位素组成,探讨了硫化物中金属、非金属和稀有气体同... 详细信息

海底热液硫化物的同位素组成不仅可以示踪其来源,也记录了流体及其沉淀过程。本文分析了全球海底热液硫化物的金属(铅、铼、锇、铁、铜、锌)、非金属(硫)及其流体包裹体中的稀有气体同位素组成,探讨了硫化物中金属、非金属和稀有气体同位素组成之间的关系。结果表明:海底热液硫化物中的硫同位素组成与锇、铁同位素组成之间,铁同位素组成与铅和氦同位素组成之间,存在负相关性;其锇同位素组成与铁同位素组成之间,氙同位素组成与铅、锇同位素组成之间,则存在正相关性。在岩浆去气注入流体阶段形成的硫化物,具δ^(34)S_(VCDT)值较低(约0‰),^(3)He/^(4)He(>8 Ra)、^(40)Ar/^(36)Ar(>300)和^(129)Xe/^(132)Xe(>0.99)值较高的特点。在流体-岩石相互作用阶段,随着岩石中含铅矿物的不断溶解,即流体-岩石相互作用程度的增加,流体中沉淀的黄铁矿、黄铜矿和闪锌矿的铅质量分数增加,伴随^(206)Pb/^(204)Pb值轻微的减小。在流体-海水混合阶段,海水影响的加剧可使硫化物中的锇质量分数(约0×10^(-9))急剧降低,δ^(57)Fe值(1)明显增大;随着流体-海水混合作用的增强,硫化物中黄铁矿的δ^(34)S_(VCDT)值将随着其流体包裹体中^(3)He/^(4)He、^(40)Ar/^(36)Ar、^(129)Xe/^(132)Xe值轻微降低而升高,而其^(3)He/^(4)He值随着其^(130)Xe/^(132)Xe值的降低而降低。以上表明,通过综合分析海底硫化物中金属、非金属和稀有气体的同位素组成和其质量分数,并讨论它们之间的关系,可以揭示岩浆去气、流体-岩石相互作用和流体-海水混合对海底热液循环的影响,进而了解硫化物沉淀过程中流体-岩石相互作用和流体-海水混合的程度。

关键词：金属、非金属和稀有气体同位素同位素组成之间的关系海底热液硫化物

我国近海生态环境灾害发生的生源要素驱动机制及健康调控

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应用生态学报 2024年第2期35卷 564-576页

作者：邢建伟宋金明袁华茂李学刚段丽琴曲宝晓王启栋马骏王越奇戴佳佳中国科学院海洋研究所中国科学院海洋生态与环境科学重点实验室山东青岛266071 中国科学院大学海洋学院山东青岛266400 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266400

近几十年来,我国近海生态环境在气候变化和高强度人类活动等多重压力下发生重大变化,以赤潮和绿潮为代表的有害藻华发生次数和规模呈快速增长态势,同时海水低氧和酸化等环境问题也日渐突出,迫切需要探明海洋生态环境灾害的发生机制和防... 详细信息

近几十年来,我国近海生态环境在气候变化和高强度人类活动等多重压力下发生重大变化,以赤潮和绿潮为代表的有害藻华发生次数和规模呈快速增长态势,同时海水低氧和酸化等环境问题也日渐突出,迫切需要探明海洋生态环境灾害的发生机制和防治措施。本文首次阐明“海洋生态环境灾害”概念的内涵,并从营养物质外源输入、海洋有机质矿化分解与营养盐再生、近海水体营养盐结构异常等方面系统阐释了我国近海生态环境灾害发生的生源要素驱动机制,指出日益增强的人类活动引发的陆源营养物质输入剧增以及生源要素入海后的复杂生物地球化学循环过程共同导致近海生态环境灾害的频发。在此基础上,结合本领域最新研究进展,提出了基于海水生源要素管理的近海生态环境健康调控思路。即基于陆海一体化战略,通过技术手段,从陆源减排、海岸带缓冲和近海治理链条式降低陆源污染物特别是无机氮的排放强度,并通过人为调控技术促进近海海水营养盐结构的正常化,从而达到降低和控制近海生态环境灾害发生的目的,改善和提升近海生态环境质量。

关键词：海洋生态环境灾害营养盐调控陆海统筹生态环境健康中国近海

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北极三维云结构的时空变化:季节变化

极地研究 2024年第2期36卷 140-156页

作者：冯时杰黄菲刘一凡张艺凡周腾中国海洋大学海洋与大气学院山东青岛266100 深海多圈层与地球系统前沿科学中心和物理海洋实验室中国海洋大学山东青岛266100 中国海洋大学未来海洋学院山东青岛266100

本文基于2007-2020年多年气候月平均的CALIPSO云量的三维空间数据,研究了北极云量三维结构的气候态及季节变化特征。结果表明,北极的云量主要分布在大气边界层和对流层中,从边界层向上云量递减;水平空间分布主要表现出显著的海陆差异,... 详细信息

本文基于2007-2020年多年气候月平均的CALIPSO云量的三维空间数据,研究了北极云量三维结构的气候态及季节变化特征。结果表明,北极的云量主要分布在大气边界层和对流层中,从边界层向上云量递减;水平空间分布主要表现出显著的海陆差异,云量最大值出现在北极大西洋扇区;垂向结构表现出对流层上下同位相变化的正压结构和低空大气边界层与对流层中上层反位相变化的一阶斜压模结构,在边界层中北冰洋海洋上空的云量大于北极陆地上空的云量,而在对流层中上层则正好相反。北极云量主要呈现出单峰型的季节变化特征, 2-3月云量最少, 9月云量最多。北极云量的季节变化主要体现在低空大气边界层云量的两个时空主模态变化中,第一模态主要反映了北极融冰期(5-10月)和结冰期(11月至次年4月)云量的反位相变化,方差贡献为59.35%;第二模态则主要体现了深秋(10-11月)和初夏(6-7月)北极地区海陆差异的反位相变化特征,方差贡献为19.22%。

关键词：北极云量垂直结构季节变化海陆差异

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川滇块体东边界安宁河-则木河-小江断裂带的三维构造模型:基于多元数据与隐式建模技术

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地震地质 2024年第1期46卷 19-34页

作者：王毛毛胡顺阳马皓然梁铂雨张金玉鲁人齐河海大学海洋学院南京210098 中国地震局地质研究所北京100029

安宁河-则木河-小江断裂带位于青藏高原与扬子地块相互拼接的交会部位,代表了川滇菱形块体的东部边界,地震活动频繁。其总体表现为左旋走滑的运动学特征,沿走向断裂结构复杂,为精细表征深部断裂的三维结构特征带来了很大挑战。目前存在... 详细信息

安宁河-则木河-小江断裂带位于青藏高原与扬子地块相互拼接的交会部位,代表了川滇菱形块体的东部边界,地震活动频繁。其总体表现为左旋走滑的运动学特征,沿走向断裂结构复杂,为精细表征深部断裂的三维结构特征带来了很大挑战。目前存在的问题主要包括:主断层面本身的结构复杂特性;断裂交切与主次关系的不确定性;隐伏断层的空间约束;微震活动区域的断层面限定等。传统上,三维构造建模主要依赖于高分辨率的地震反射剖面、三维地震数据体和钻孔等数据约束,可以三角面网的形式在三维空间内使用数量有限的节点定义任意物体的几何形态,进而连接节点模拟物体的拓扑结构。然而,川滇块体东边界等大部分活动构造区域缺少这些高分辨率的数据,即使有相关数据,通常在空间上也非常稀疏。以往有研究利用大量精定位地震和断层地表迹线等数据建立了活动断裂的初始三维模型,但这种方法忽视了震源机制解提供的节面信息对建模的贡献,且未对多元数据采取差异化的权重分配策略。文中基于三维构造隐式建模方法,结合不同约束条件下的深、浅地质与地球物理数据,构建了川滇块体东边界安宁河-则木河-小江断裂带的三维精细构造模型。建模流程充分利用震源机制解提供的节面约束信息,将其与地表断层迹线、重定位地震震中等数据融合,纳入一个考虑差异化权重分配的多次迭代过程,最终实现利用多元数据建立川滇块体东边界断裂三维复杂结构特性的目标。基于隐式建模方法构建的活动断裂的精细三维结构模型可用于断面粗糙度和断裂系统分析,对约束断面上的凹凸体分布与开展地震破裂模拟具有重要意义。

关键词：活动断裂隐式建模方法三维构造建模安宁河-则木河-小江断裂带川滇块体

绿鳍马面鲀野生与养殖群体的微卫星遗传多样性分析

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水产科学 2024年第2期43卷 312-318页

作者：王九龙叶苗李洪莉徐文刚刘立明杜荣斌尹硕烟台大学海洋学院山东烟台264005

为制定科学合理的绿鳍马面鲀苗种生产计划,并及时监测和掌握其人工繁育群体在养殖过程中的遗传多样性水平及变化,笔者利用公布的绿鳍马面鲀全基因组序列筛选微卫星序列并设计引物,在随机挑选的50个候选微卫星位点中有20个可以高效、稳... 详细信息

为制定科学合理的绿鳍马面鲀苗种生产计划,并及时监测和掌握其人工繁育群体在养殖过程中的遗传多样性水平及变化,笔者利用公布的绿鳍马面鲀全基因组序列筛选微卫星序列并设计引物,在随机挑选的50个候选微卫星位点中有20个可以高效、稳定地扩增出目的产物。利用绿鳍马面鲀野生群体对开发的20个微卫星标记进行评价,每个位点的等位基因数为4~13个,有效等位基因数为3.758~12.000,观测杂合度为0.267~0.833,期望杂合度为0.413~0.932,多态信息含量为0.361~0.910,香农-维纳多样性指数为0.806~2.520。绿鳍马面鲀野生和养殖群体的遗传多样性比较分析表明,野生和养殖群体的等位基因数平均值分别为8.2和7.3,有效等位基因数平均值分别为7.168和6.239,观测杂合度平均值分别为0.663和0.561,期望杂合度平均值分别为0.819和0.719,多态信息含量平均值分别为0.780和0.684,香农-维纳多样性指数平均值分别为1.914和1.647。试验结果显示,绿鳍马面鲀养殖群体的遗传多样性低于野生群体,但仍然维持在较高的多态性水平,表明绿鳍马面鲀的人工繁育会对其遗传多样性产生一定影响。笔者开发的微卫星标记可用于绿鳍马面鲀群体遗传学、分子标记辅助育种等研究,试验结果可为绿鳍马面鲀资源保护和良种选育提供一定理论依据。

关键词：绿鳍马面鲀遗传多样性杂合度微卫星

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考虑类间差异损失的中华白海豚个体识别

计算机辅助设计与图形学学报 2024年

作者：张东晓袁梦祝茜王先艳集美大学理学院山东大学海洋学院自然资源部第三海洋研究所福建省海洋生态保护与修复重点实验室

为了提升中华白海豚个体识别的准确率，提出基于类间差异损失的细粒度识别模型. 首先基于不同类别图像的特征之间具有差异性的事实，设计类间差异损失函数; 其次在VGG16的基础上，根据类别数调整部分卷积层的通道数，并设计2种全连... 详细信息

为了提升中华白海豚个体识别的准确率，提出基于类间差异损失的细粒度识别模型. 首先基于不同类别图像的特征之间具有差异性的事实，设计类间差异损失函数; 其次在VGG16的基础上，根据类别数调整部分卷积层的通道数，并设计2种全连接方式用于识别不同规模的个体; 最后将所提损失函数与已有损失进行组合，激励网络学习到更具区分度的特征. 选取在厦门湾拍摄的2 177幅中华白海豚图像，人工标注为30头个体作为数据集进行实验的结果表明，所提损失函数可以将准确率提升1.05%，达到98.65%，且比主流的细粒度识别算法至少高出0.9%.

关键词：类间差异损失细粒度中华白海豚互通道损失

射流式泡沫分离器中气水比对水处理效率的影响

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渔业现代化 2024年第4期51卷 73-81页

作者：姜浩柳瑶宋协法李贤董登攀黄志涛中国海洋大学水产学院山东青岛266003 山东大学海洋学院山东威海264209 挪威水研究所挪威卑尔根5006

循环水养殖具有节能、节水、环保等优点,是国际先进的养殖模式代表之一。泡沫分离器作为循环水养殖系统的重要设备,其结构设计、操作管理对系统的净水效果有重要影响。目前泡沫分离器运行调节管理参数大多依靠经验,缺乏理论支撑。以应... 详细信息

循环水养殖具有节能、节水、环保等优点,是国际先进的养殖模式代表之一。泡沫分离器作为循环水养殖系统的重要设备,其结构设计、操作管理对系统的净水效果有重要影响。目前泡沫分离器运行调节管理参数大多依靠经验,缺乏理论支撑。以应用较广的射流式泡沫分离器为研究对象,采用计算流体力学(CFD)方法,探究射流式泡沫分离器在不同气水比条件下(1∶2、1∶2.5、1∶3)泡沫的产生效率;采用实机试验探查不同气水比对悬浮颗粒物去除效率的影响。CFD结果显示气水比为1∶2.5时,泡沫分类器产生的气泡数量最多;实机试验结果显示,当气水比为1∶2、1∶2.5、1∶3时,泡沫分离器对固体颗粒的去除效率分别为35.23%±0.77%、44.85%±0.81%、44.52%±0.58%,其中气水比1∶2.5、1∶3的泡沫分离器相比于气水比1∶2的泡沫分离器固体颗粒去除率显著性提高。综上,射流式泡沫分离器气水比建议设定为1∶2.5,可获得较优颗粒物去除率及较好的出泡效果。本研究为优化泡沫分离器的运行参数提供了新的思路。

关键词：射流式泡沫分离器气水比悬浮物去除率数值模拟