青島日報社/觀海新聞2月1日訊 近日，中國海洋湖沼學會評選出2020年度“中國海洋與湖沼十大科技進展”。根據名單顯示，青島主持、參與的“氣候變暖背景下的全球平均海洋環流加速現象及其機制研究取得重要進展”、“海洋微生物獨特生命特征、極端環境適應與生態效應獲重要進展”、“海洋幼蟲起源進化研究取得重要突破”、“海洋牧場生境修復和生物資源養護技術實現創新構建與推廣應用”、“海洋天然氣水合物開采基礎研究取得重大突破”等5個項目入選，占總項目一半。
1、海洋下洋殼巖石中深部微生物生存策略取得新發現
地球深部生命研究取得的重要進展之一是發現了海底洋殼生物圈。然而，目前的研究幾乎全部集中于上洋殼表層玄武巖，對占洋殼體積近2/3的下洋殼中的深部生命活動的探索還處于空白狀態。IODP 360航次對西南印度洋Atlantis Bank的下洋殼進行了鉆探，獲取了長度為800 m的下洋殼輝長巖巖芯，并對棲息于此的微生物及其生命活動進行了研究。研究人員從這些巖石中檢測到了完整的、具有生物活性、且能夠進一步生長發育的微生物細胞。同時，基于宏轉錄組的代謝途徑構建，發現這些微生物主要依賴于有機大分子再循環利用的異養方式生存，從而揭示了下洋殼巖石中深部微生物的生存策略。該研究證實了下洋殼深部生物圈的存在，拓展了生物圈在地球圈層內部分布的下限。
研究成果于2020年發表在《Nature》上。
主要完成人：李江濤、Paraskevi Mara、Virginia Edgcomb、Jason Sylvan
推薦單位：中國海洋湖沼學會地質學分會
2、氣候變暖背景下的全球平均海洋環流加速現象及其機制研究取得重要進展
地球海洋環流系統在全球變暖背景下的變化趨勢是一個重要的基礎性科學問題。研究團隊通過分析多源數據并結合理論診斷，首次發現全球積分的大尺度海洋動能自1990年代以來存在顯著的增長趨勢，表明全球平均海洋環流存在強烈的加速趨勢。分析顯示這種加速過程延伸至數千米的深海并在熱帶海域尤其顯著。研究表明全球平均海洋環流的加速主要是由行星尺度海表面風加速和做功加強引起的，是長期變化趨勢的一部分，溫室氣體持續排放在其中扮演了非常重要的角色。全球平均海洋環流加速的發現對理解海洋對氣候變暖的響應、預測未來地球氣候系統變化具有重要意義。
成果于2020年發表在《Sciences Advances》上，并被《Science》雜志和《中國科學》專題評述，產生了重要國際影響。
主要完成人：胡石建、王凡、官聰、胡敦欣、Janet Sprintall等
推薦單位：中國海洋湖沼學會海洋與氣候分會
3、海洋微生物獨特生命特征、極端環境適應與生態效應獲重要進展
解碼海洋微生物獨特生命過程及其對極端環境適應與生態效應的機制，是當今研究的熱點和前沿，具有重要理論意義。研究團隊首次基于大數據分析，發現極地海域蘊藏著大量獨有的物種資源、基因資源和代謝途徑，是一個未被開發的物種與基因銀行，為國家極地戰略提供重要依據。利用納米高分辨率成像技術，從納米尺度系統揭示了藍藻光合作用類囊體膜超分子結構及其對高光強、缺鐵等極端環境的適應機制，為人工模擬光合作用提供了理論基礎。發現海洋微生物食物環中細菌與細菌之間新型捕食-被捕食相互作用、富營養菌與寡營養菌互作共存及其驅動有機質循環的過程與機制。發現和鑒定了系列新型海洋微生物酶，揭示了動高分子量有機碳、甲基氮降解與循環的新機制。
研究成果于2020年發表在《Nature Plants》、《Nature Communications》、《Microbiome》、《J Biol Chem.》、《J Mol Biol.》、《Environ Microbiol.》上。
主要完成人：張玉忠、劉魯寧、陳秀蘭、張偉鵬、何劍鋒
推薦單位：中國海洋大學
4、奮斗者號全海深載人潛水器成功完成萬米海試
奮斗者號全海深載人潛水器是“十三五”國家重點研發計劃“深海關鍵技術與裝備”重點專項的核心研制任務，歷時五年完成了關鍵核心技術攻關、總體設計、集成建造和海上試驗，申請發明專利和軟件著作權近百項。2020年7月起，奮斗者號先后開展兩個階段的海試，累計完成30次下潛，其中在馬里亞納海溝挑戰者深淵8次突破萬米，獲取了一批海水、沉積物、巖石和海底生物樣品，于11月10日創造了10909米的中國載人深潛新紀錄。11月28日，奮斗者號海試勝利返航之際，習近平總書記發來賀信指出：“奮斗者號研制及海試的成功，標志著我國具有了進入世界海洋最深處開展科學探索和研究的能力，體現了我國在海洋高技術領域的綜合實力。”
主要完成單位：中國船舶集團有限公司第七〇二研究所、中國科學院深海科學與工程研究所、中國科學院沈陽自動化研究所、中國科學院聲學研究所
推薦單位：中國船舶集團有限公司第七〇二研究所、中國科學院深海科學與工程研究所
5、海洋幼蟲起源進化研究取得重要突破
海洋幼蟲的進化起源方式是困擾動物學家近百年的科學難題，被認為是動物宏觀進化領域的主要謎題之一。通過創新應用轉錄組年齡指數分析法，發現幼蟲階段（相比成體）在整個生活史中呈現更為“年輕”的表達譜特征，并證實在后生動物類群中普遍存在，提出了海洋幼蟲為單次插入起源的新學說，否定了目前國際上主流假說模型。該成果發表后，雜志網站以Hero Image形式予以重點推薦，并刊發專題評述“The Origin of Metazoan Larvae”，高度評價該成果，認為所采用的創新性方法對解決進化發育生物學問題的重要價值。該成果為理解后生動物生活史進化提供了嶄新的研究視角，對海洋動物的發育進化、多樣性產生和環境適應等研究領域具有重要啟示意義，已引起國際學界的廣泛關注。
研究成果于2020年發表在《Nature Ecology & Evolution》上。
主要完成人：王師、王靜、包振民
推薦單位：中國海洋大學、中國海洋湖沼學會貝類學分會
6、海洋牧場生境修復和生物資源養護技術實現創新構建與推廣應用
我國近海生境嚴重退化，生物資源持續衰退，供給側改革和產業布局等亟待轉型升級。海洋牧場作為一種海洋經濟新業態，是實現我國近海生態環境和生物資源和諧發展的重要途徑。黨和國家高度重視海洋牧場建設，2020年8月中共中央政治局委員、國務院副總理胡春華到中國科學院海洋研究所和國家海洋牧場示范區考察海洋牧場發展情況。針對海洋生境退化和資源衰退問題，項目組創建了“生態優先、陸海統籌、三產融合、功能多元”的現代化海洋牧場發展新模式，取得了海洋牧場生境系統化構建、資源生態化養護和安全信息化保障等系列創新性成果，為我國南北方海區環境保護、資源養護和漁業可持續產出提供了范例。
研究成果于2020年獲得中國水產學會范蠡科學技術獎特等獎。
主要完成人：楊紅生、陳丕茂、陳勇、張秀梅、黃暉等
推薦單位：中國海洋湖沼學會棘皮動物學分會
7、過去半個世紀以來海洋層結變化及其時空結構得以揭示
海水層化是海洋的核心物理特性之一，其變化影響熱量、碳、溶解氧等物質和能量的垂向輸送，對海洋環流和生態系統都有重要影響。研究構建了一套長時段全球海洋層結格點數據產品（1960年至今），并在一些關鍵技術問題如數據垂向分辨率不足方面進行了改進，以此更為準確地估算出過去半世紀全球海洋上層2000米層結變化的趨勢，在國際上首次給出其變化的三維空間結構。研究發現自1960年以來海洋層結加劇了5.3%，快于以往IPCC估算，受到了科學界的廣泛關注。美國勞倫斯利物莫國家實驗室P. J. Durack評價研究 “填補了領域空白”。本成果的全球海洋密度層結估算結果已被IPCC-AR6主報告采用。還被45家國內外媒體報道，關注度位于全球1600萬篇論文前0.1%。
研究成果于2020年發表在《Nature Climate Change》上。
主要完成人：李冠城、成里京、朱江
推薦單位：中國科學院大氣物理研究所、中國海洋湖沼學會海洋與氣候分會
8、海洋天然氣水合物開采基礎研究取得重大突破
海洋天然氣水合物是一種資源量豐富的潛在替代能源。研究團隊歷經十余年持續攻關，自主研發了天然氣水合物開采模擬裝備體系，突破了天然氣水合物細粒儲層模擬水平低、結構表征差、物性預測不準等難題，揭示了制約海洋天然氣水合物中長期開采的儲層流固產出機制，建立了天然氣水合物儲層滲流特性分形理論與出砂管控理論體系，實現了海洋天然氣水合物開采基礎理論的重大突破。基礎理論突破有效引導了我國南海北部天然氣水合物開采技術創新，構建了集開采效率、環境效應、工程地質風險“三位一體”的天然氣水合物綠色開采方法體系，為我國海洋天然氣水合物試采做出了突出貢獻，奠定了我國在天然氣水合物開采基礎研究領域的國際領先地位。該成果的形成經歷了十余年積累，2020年在天然氣水合物開采基礎理論和技術方法研究取得了重大突破，有效支撐南海北部天然氣水合物試采取得成功，整體處于國際領先水平。
研究成果于2020年獲得授權國際專利14項（其中美國專利5項）、國家發明專利18項，在國際Top期刊上發表學術論文10余篇。
主要完成單位：青島海洋地質研究所、中國地質大學（武漢）、中國科學院廣州能源研究所
推薦單位：中國海洋湖沼學會地質學分會
9、深海微生物驅動的碳氮循環耦合機制及通量研究取得新進展
深海是海洋的主體，迄今對深海系統物質與能量循環過程的機理和通量知之甚少。核心難題是海洋真光層沉降的有機碳不能夠滿足深海微生物的碳和能量需求。這意味著有更多樣的能量來源和代謝模式我們還未識別到。該研究從深海微生物黑暗固碳和海洋動力過程導致的側向輸運供碳兩個方面來解答這一問題。在南海及鄰近西太平洋進行了多學科交叉的觀測和模擬，結合生理學實驗和深海穩態氮循環模型，揭示了兩步硝化和碳氮耦合機制，量化了硝化過程對深海生物圈及全球海洋碳循環的貢獻和影響。首次定量了陸架側向輸運的顆粒物對深海碳需求的顯著貢獻，填補了邊緣海深海碳供需不平衡的缺口。
研究成果于2020年發表在《PNAS》和《Geophysical Research Letters》上。
主要完成人：張瑤、侯蕾、沈嘉明、Wei Qin、焦念志
推薦單位：中國海洋湖沼學會海洋與氣候分會
10、富營養化湖泊氮磷控制爭議得以澄清
富營養化與藍藻水華控制究竟是控磷還是氮磷雙控，一直是國際湖沼學界長期爭而未決的問題。通過對全球573個湖泊的形態與營養狀況數據總結分析發現，磷控制成功修復水體富營養化主要是在深水湖泊，而氮和磷雙控主要成功應用于淺水湖泊，表明湖泊的形態特征如水深可能在湖泊營養鹽循環和富營養化中發揮著重要作用。這有助于解釋為什么在淺水富營養化湖泊中富營養化治理效果不佳以及為什么磷控制策略在深水湖泊中更為有效。研究成果有助于澄清國際學界關于氮與磷在限制湖泊生產力中相對重要性的長期爭論，為湖泊治理精準施策提供理論指導。該成果發表后引起國際學術界高度關注，目前已被引用超過20次，加拿大約克大學Quinlan, R.教授和美國弗吉尼亞大學Walter, J.A.教授先后在《Limnology & Oceanography》及《Ecosystems》對此文予以積極評價引用。
研究成果于2020年發表在《Environmental Science & Technology》上。
主要完成人：秦伯強、周健、Elser,J.J.、Gardner,W.S.、鄧建明等
推薦單位：中國海洋湖沼學會湖泊分會（青島日報/觀海新聞記者 李勛祥）
責任編輯：程雪涵
