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海洋關(guān)乎人類的生存與發(fā)展,海洋之于我們生存的地球,猶如水之于人類。廈門(mén)大學(xué)近海海洋環(huán)境科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室于2005年3月獲科技部批準(zhǔn)建設(shè),2007年順利通過(guò)驗(yàn)收,2010年、2015年連續(xù)兩次被評(píng)為優(yōu)秀國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室瞄準(zhǔn)與全球變化有關(guān)的重大科學(xué)問(wèn)題,直面國(guó)家對(duì)海洋環(huán)境保護(hù)和生態(tài)安全的重大需求,立足基礎(chǔ)研究,以多學(xué)科交叉為基礎(chǔ)、以技術(shù)創(chuàng)新為動(dòng)力,主攻海洋生物地球化學(xué)過(guò)程及其與海洋生態(tài)系統(tǒng)相互作用,關(guān)注在自然變化和人類活動(dòng)影響下的海洋生態(tài)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)和反饋。
廈門(mén)大學(xué)近海海洋環(huán)境科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室下設(shè)四個(gè)研究方向。
方向一為海洋地球化學(xué)過(guò)程與通量,以海洋生源要素碳和氮的循環(huán)為主攻對(duì)象,致力于邊緣海CO2通量及其主要調(diào)控機(jī)制、生物泵效率和營(yíng)養(yǎng)元素循環(huán)、海-陸界面及其生物地球化學(xué)過(guò)程與機(jī)制等研究。研究重點(diǎn)主要包括碳生物地球化學(xué)、氮生物地球化學(xué)、有機(jī)物和金屬的生物地球化學(xué)的研究。其中,碳生物地球化學(xué),主要研究海洋CO2源匯格局及其調(diào)控過(guò)程與機(jī)理,重點(diǎn)關(guān)注海洋上層生物地球化學(xué)化學(xué)格局及其與海洋動(dòng)力的耦合。而氮生物地球化學(xué),則是基于穩(wěn)定同位素技術(shù)研究海洋生態(tài)系統(tǒng)中的氮循環(huán)過(guò)程速率及其與碳循環(huán)的耦合機(jī)理,聚焦全球變化對(duì)于氮驅(qū)動(dòng)的海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響與反饋。另外,有機(jī)物和金屬的生物地球化學(xué),主要研究海洋中天然有機(jī)物與痕量金屬元素的循環(huán)、遷移、速率及時(shí)空變化規(guī)律。
廈門(mén)大學(xué)“嘉庚”號(hào)海洋科考船
方向二為海洋生態(tài)過(guò)程與機(jī)制,以海洋生產(chǎn)力的主要貢獻(xiàn)者和生源要素循環(huán)的重要驅(qū)動(dòng)者——微型生物和浮游植物為主攻對(duì)象,通過(guò)學(xué)科交叉和技術(shù)融合,全面系統(tǒng)地研究微型生物和浮游植物在海洋碳匯過(guò)程、生態(tài)多樣性、生物地理學(xué)、生源要素循環(huán)等方面的作用、機(jī)制與效應(yīng),為應(yīng)對(duì)氣候變化和可持續(xù)發(fā)展的國(guó)家戰(zhàn)略提供科技支撐。研究重點(diǎn)主要包括微型生物生態(tài)過(guò)程和浮游生物生態(tài)過(guò)程。其中,微型生物生態(tài)過(guò)程,指針對(duì)全球變化有關(guān)的重大科學(xué)問(wèn)題和相應(yīng)的國(guó)家需求,以微型生物碳泵為突破口,研究海洋儲(chǔ)碳過(guò)程與機(jī)制及其相關(guān)的資源環(huán)境問(wèn)題及應(yīng)對(duì)氣候變化的科技對(duì)策。而浮游生物生態(tài)過(guò)程,則指在全球變化下,浮游植物群落結(jié)構(gòu)和功能演變。研究人員從微觀細(xì)胞分子代謝途徑到宏觀群落多樣性,從浮游植物獲取能量(E)、營(yíng)養(yǎng)(N)、防御(D)及生長(zhǎng)繁殖(S)角度研究物種演替機(jī)制,探求赤潮暴發(fā)的生物驅(qū)動(dòng)力和珊瑚白化機(jī)制,了解浮游植物在生物地球化學(xué)過(guò)程中的作用。
方向三為海洋生態(tài)與毒理效應(yīng),圍繞當(dāng)前重大海洋環(huán)境問(wèn)題——海洋酸化和海洋污染,以酸化的生理生態(tài)效應(yīng)和污染物的毒理效應(yīng)為主攻對(duì)象,致力于探明海洋生態(tài)系統(tǒng)中的關(guān)鍵物種與過(guò)程對(duì)海洋酸化及紫外輻射等環(huán)境因子協(xié)同作用的響應(yīng)、適應(yīng)及其機(jī)制;揭示典型有機(jī)污染物及重金屬在近海環(huán)境中的分布特征、環(huán)境行為及其毒性機(jī)理。同時(shí),運(yùn)用多學(xué)科交叉的研究思路和手段,從分子、生理、生態(tài)多個(gè)水平上,系統(tǒng)認(rèn)識(shí)全球變化多重壓力下的海洋環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)。研究重點(diǎn)主要包括海洋環(huán)境變化生理生態(tài)效應(yīng)及海洋生態(tài)毒理效應(yīng)。其中海洋環(huán)境變化生理生態(tài)效應(yīng),研究包括UV輻射、升溫、營(yíng)養(yǎng)鹽限制、低氧及病毒在內(nèi)的多重環(huán)境壓力下海洋酸化生理生態(tài)效應(yīng)及其分子機(jī)制。而海洋生態(tài)毒理效應(yīng),瞄準(zhǔn)海洋污染與生態(tài)毒理學(xué)研究的熱點(diǎn)及關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題,關(guān)注近海環(huán)境健康與生態(tài)安全,研究海洋環(huán)境污染物遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律、對(duì)近岸生態(tài)系統(tǒng)的毒性效應(yīng)與機(jī)制、對(duì)人類生活和健康的影響。
方向四為海洋生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)與整合,依托物理海洋學(xué)科,海洋遙感科學(xué)及海洋觀測(cè)技術(shù)支撐實(shí)驗(yàn)室的海洋生物地球化學(xué)和生態(tài)研究,整合研究重點(diǎn)置于海洋與陸海界面的多尺度動(dòng)力與生態(tài)、生物地球化學(xué)效應(yīng),以期揭示全球變化背景下典型海洋生態(tài)系統(tǒng)的作用與演變機(jī)制。研究重點(diǎn)主要包括海洋動(dòng)力過(guò)程與生態(tài)響應(yīng)及海洋觀測(cè)。其中,海洋動(dòng)力過(guò)程與生態(tài)響應(yīng),是指氣候變化和人類活動(dòng)影響下,海洋動(dòng)力過(guò)程及其對(duì)浮游生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的影響。而海洋觀測(cè),則主要依靠海洋生物地球化學(xué)過(guò)程及生態(tài)系統(tǒng)多維觀測(cè)技術(shù)。
2021年2月3日,廈門(mén)大學(xué)近海海洋環(huán)境科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與德國(guó)巴伐利亞自然歷史博物館、西北大學(xué)、中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心等單位在《英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)刊B輯》發(fā)表研究論文,題為“寒武紀(jì)海洋高等水?;卣顾竵嗛T(mén)進(jìn)化史”,揭示海洋水螅水母類進(jìn)化史新認(rèn)識(shí)。
刺胞動(dòng)物是最原始的多細(xì)胞動(dòng)物門(mén)類之一,對(duì)闡明新元古代和古生代多細(xì)胞動(dòng)物的體形發(fā)育與生活史演變至關(guān)重要,吸引著科研人員在埃迪卡拉紀(jì)和寒武紀(jì)的地層中尋找它們的化石。水母亞門(mén)和珊瑚亞門(mén)是刺胞動(dòng)物的兩個(gè)亞門(mén),前者具水螅、水母兩個(gè)生活史階段,呈現(xiàn)世代交替,絕大多數(shù)為海產(chǎn)。與柔軟的水母體階段相比,具幾丁質(zhì)或鈣質(zhì)外骨骼的水螅體階段更易保存為化石。然而已報(bào)道的水?;伲着c海藻、苔蘚動(dòng)物、筆石動(dòng)物等營(yíng)群體生活的其他類群混淆,特別是筆石動(dòng)物。由于絕大數(shù)筆石動(dòng)物已滅絕,其系統(tǒng)學(xué)歸屬是困擾古生物學(xué)界的難題。早在19世紀(jì)中期(1843—1868年),大部分筆石研究人員曾認(rèn)為筆石動(dòng)物與水螅蟲(chóng)綱巨螅目檜葉螅屬和羽螅屬具較近的親緣關(guān)系,目前研究人員基于形態(tài)特征多將筆石動(dòng)物歸至半索動(dòng)物門(mén),但部分化石仍存在水螅-筆石歸屬爭(zhēng)議,而解決這些爭(zhēng)議須基于特異保存的化石。
在論文中,研究人員對(duì)山東沂南上寒武統(tǒng)鳳山組的一種分類位置不定的筆石進(jìn)行了研究,并于2020年兩次赴其模式產(chǎn)地采集化石。在其1985年發(fā)表的原始描述中,原作者提到“欲歸入(筆石動(dòng)物)各目都感欠缺,難以使人置信”,“因此在今天研究的水平上,談?wù)撈錃w屬似乎是不切實(shí)際的,筆者暫將此屬歸入分類位置不定的筆石類中”。經(jīng)重新研究模式標(biāo)本,研究人員發(fā)現(xiàn)這種“筆石”的正模和部分副模為特異保存的水?;?,與現(xiàn)生高等水螅巨螅目雙唇螅屬在形態(tài)上高度相似,將其提升為古雙唇螅新屬。研究人員進(jìn)一步對(duì)已發(fā)表的水?;ê伤苹┻M(jìn)行了系統(tǒng)梳理,結(jié)合地層學(xué)、古生物學(xué)和分子系統(tǒng)學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)此類高等水螅丟失水母階段的現(xiàn)象可追溯至中泥盆紀(jì),他們?cè)诤浼o(jì)地層出現(xiàn)不支持當(dāng)前的水母亞門(mén)分子鐘假說(shuō),支持更早出現(xiàn)的刺胞動(dòng)物埃迪卡拉輻射假說(shuō),拓展了水母亞門(mén)進(jìn)化史。
實(shí)驗(yàn)室堅(jiān)持走國(guó)際化發(fā)展道路,科學(xué)研究力求具備國(guó)際視野,管理體系參比國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),文化建設(shè)崇尚自由寬松,努力建設(shè)成為具有重要國(guó)際影響力的海洋環(huán)境科學(xué)研究和創(chuàng)新性人才聚集的基地。實(shí)驗(yàn)室通過(guò)國(guó)際合作基地、“111”創(chuàng)新引智計(jì)劃、訪問(wèn)學(xué)者與開(kāi)放課題基金、凌峰論壇等多種形式的合作平臺(tái),開(kāi)展大量高層次學(xué)術(shù)交流和實(shí)質(zhì)性的科研合作;搭建若干關(guān)鍵領(lǐng)域的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,與香港海洋污染國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建立了伙伴實(shí)驗(yàn)室關(guān)系,著力推進(jìn)與美國(guó)特拉華大學(xué)、緬因大學(xué)、法國(guó)巴黎第六大學(xué)、香港大學(xué)、香港科技大學(xué)等高水平院校的伙伴關(guān)系;發(fā)起“廈門(mén)海洋環(huán)境開(kāi)放科學(xué)大會(huì)”,舉辦了多次有較大影響力的大型國(guó)際會(huì)議及分會(huì)。
如今,實(shí)驗(yàn)室成立已逾十五載,為更好地服務(wù)于國(guó)家海洋戰(zhàn)略需求和人類海洋命運(yùn)共同體的構(gòu)建,實(shí)驗(yàn)室總在傳承、反思與開(kāi)拓。站在“十四五”的開(kāi)局之年,實(shí)驗(yàn)室將秉承以海為業(yè)的信念,在“藍(lán)色國(guó)土”上將繼續(xù)揮灑汗水,書(shū)寫(xiě)華章。