青島日報社/觀海新聞2月1日訊 近日，中國海洋湖沼學(xué)會評選出2020年度“中國海洋與湖沼十大科技進(jìn)展”。根據(jù)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(huán)流加速現(xiàn)象及其機(jī)制研究取得重要進(jìn)展”、“海洋微生物獨(dú)特生命特征、極端環(huán)境適應(yīng)與生態(tài)效應(yīng)獲重要進(jìn)展”、“海洋幼蟲起源進(jìn)化研究取得重要突破”、“海洋牧場生境修復(fù)和生物資源養(yǎng)護(hù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新構(gòu)建與推廣應(yīng)用”、“海洋天然氣水合物開采基礎(chǔ)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(fā)現(xiàn)
地球深部生命研究取得的重要進(jìn)展之一是發(fā)現(xiàn)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(tài)。IODP 360航次對西南印度洋Atlantis Bank的下洋殼進(jìn)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(jìn)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(jìn)一步生長發(fā)育的微生物細(xì)胞。同時，基于宏轉(zhuǎn)錄組的代謝途徑構(gòu)建，發(fā)現(xiàn)這些微生物主要依賴于有機(jī)大分子再循環(huán)利用的異養(yǎng)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(shí)了下洋殼深部生物圈的存在，拓展了生物圈在地球圈層內(nèi)部分布的下限。
研究成果于2020年發(fā)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(xué)會地質(zhì)學(xué)分會
2、氣候變暖背景下的全球平均海洋環(huán)流加速現(xiàn)象及其機(jī)制研究取得重要進(jìn)展
地球海洋環(huán)流系統(tǒng)在全球變暖背景下的變化趨勢是一個重要的基礎(chǔ)性科學(xué)問題。研究團(tuán)隊通過分析多源數(shù)據(jù)并結(jié)合理論診斷，首次發(fā)現(xiàn)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(huán)流存在強(qiáng)烈的加速趨勢。分析顯示這種加速過程延伸至數(shù)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(huán)流的加速主要是由行星尺度海表面風(fēng)加速和做功加強(qiáng)引起的，是長期變化趨勢的一部分，溫室氣體持續(xù)排放在其中扮演了非常重要的角色。全球平均海洋環(huán)流加速的發(fā)現(xiàn)對理解海洋對氣候變暖的響應(yīng)、預(yù)測未來地球氣候系統(tǒng)變化具有重要意義。
成果于2020年發(fā)表在《Sciences Advances》上，并被《Science》雜志和《中國科學(xué)》專題評述，產(chǎn)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(xué)會海洋與氣候分會
3、海洋微生物獨(dú)特生命特征、極端環(huán)境適應(yīng)與生態(tài)效應(yīng)獲重要進(jìn)展
解碼海洋微生物獨(dú)特生命過程及其對極端環(huán)境適應(yīng)與生態(tài)效應(yīng)的機(jī)制，是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)和前沿，具有重要理論意義。研究團(tuán)隊首次基于大數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)極地海域蘊(yùn)藏著大量獨(dú)有的物種資源、基因資源和代謝途徑，是一個未被開發(fā)的物種與基因銀行，為國家極地戰(zhàn)略提供重要依據(jù)。利用納米高分辨率成像技術(shù)，從納米尺度系統(tǒng)揭示了藍(lán)藻光合作用類囊體膜超分子結(jié)構(gòu)及其對高光強(qiáng)、缺鐵等極端環(huán)境的適應(yīng)機(jī)制，為人工模擬光合作用提供了理論基礎(chǔ)。發(fā)現(xiàn)海洋微生物食物環(huán)中細(xì)菌與細(xì)菌之間新型捕食-被捕食相互作用、富營養(yǎng)菌與寡營養(yǎng)菌互作共存及其驅(qū)動有機(jī)質(zhì)循環(huán)的過程與機(jī)制。發(fā)現(xiàn)和鑒定了系列新型海洋微生物酶，揭示了動高分子量有機(jī)碳、甲基氮降解與循環(huán)的新機(jī)制。
研究成果于2020年發(fā)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(xué)
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(diǎn)研發(fā)計劃“深海關(guān)鍵技術(shù)與裝備”重點(diǎn)專項的核心研制任務(wù)，歷時五年完成了關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)、總體設(shè)計、集成建造和海上試驗，申請發(fā)明專利和軟件著作權(quán)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(zhàn)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(chuàng)造了10909米的中國載人深潛新紀(jì)錄。11月28日，奮斗者號海試勝利返航之際，習(xí)近平總書記發(fā)來賀信指出：“奮斗者號研制及海試的成功，標(biāo)志著我國具有了進(jìn)入世界海洋最深處開展科學(xué)探索和研究的能力，體現(xiàn)了我國在海洋高技術(shù)領(lǐng)域的綜合實(shí)力。”
主要完成單位：中國船舶集團(tuán)有限公司第七〇二研究所、中國科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所、中國科學(xué)院沈陽自動化研究所、中國科學(xué)院聲學(xué)研究所
推薦單位：中國船舶集團(tuán)有限公司第七〇二研究所、中國科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所
5、海洋幼蟲起源進(jìn)化研究取得重要突破
海洋幼蟲的進(jìn)化起源方式是困擾動物學(xué)家近百年的科學(xué)難題，被認(rèn)為是動物宏觀進(jìn)化領(lǐng)域的主要謎題之一。通過創(chuàng)新應(yīng)用轉(zhuǎn)錄組年齡指數(shù)分析法，發(fā)現(xiàn)幼蟲階段（相比成體）在整個生活史中呈現(xiàn)更為“年輕”的表達(dá)譜特征，并證實(shí)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(xué)說，否定了目前國際上主流假說模型。該成果發(fā)表后，雜志網(wǎng)站以Hero Image形式予以重點(diǎn)推薦，并刊發(fā)專題評述“The Origin of Metazoan Larvae”，高度評價該成果，認(rèn)為所采用的創(chuàng)新性方法對解決進(jìn)化發(fā)育生物學(xué)問題的重要價值。該成果為理解后生動物生活史進(jìn)化提供了嶄新的研究視角，對海洋動物的發(fā)育進(jìn)化、多樣性產(chǎn)生和環(huán)境適應(yīng)等研究領(lǐng)域具有重要啟示意義，已引起國際學(xué)界的廣泛關(guān)注。
研究成果于2020年發(fā)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(xué)、中國海洋湖沼學(xué)會貝類學(xué)分會
6、海洋牧場生境修復(fù)和生物資源養(yǎng)護(hù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新構(gòu)建與推廣應(yīng)用
我國近海生境嚴(yán)重退化，生物資源持續(xù)衰退，供給側(cè)改革和產(chǎn)業(yè)布局等亟待轉(zhuǎn)型升級。海洋牧場作為一種海洋經(jīng)濟(jì)新業(yè)態(tài)，是實(shí)現(xiàn)我國近海生態(tài)環(huán)境和生物資源和諧發(fā)展的重要途徑。黨和國家高度重視海洋牧場建設(shè)，2020年8月中共中央政治局委員、國務(wù)院副總理胡春華到中國科學(xué)院海洋研究所和國家海洋牧場示范區(qū)考察海洋牧場發(fā)展情況。針對海洋生境退化和資源衰退問題，項目組創(chuàng)建了“生態(tài)優(yōu)先、陸海統(tǒng)籌、三產(chǎn)融合、功能多元”的現(xiàn)代化海洋牧場發(fā)展新模式，取得了海洋牧場生境系統(tǒng)化構(gòu)建、資源生態(tài)化養(yǎng)護(hù)和安全信息化保障等系列創(chuàng)新性成果，為我國南北方海區(qū)環(huán)境保護(hù)、資源養(yǎng)護(hù)和漁業(yè)可持續(xù)產(chǎn)出提供了范例。
研究成果于2020年獲得中國水產(chǎn)學(xué)會范蠡科學(xué)技術(shù)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(xué)會棘皮動物學(xué)分會
7、過去半個世紀(jì)以來海洋層結(jié)變化及其時空結(jié)構(gòu)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(zhì)和能量的垂向輸送，對海洋環(huán)流和生態(tài)系統(tǒng)都有重要影響。研究構(gòu)建了一套長時段全球海洋層結(jié)格點(diǎn)數(shù)據(jù)產(chǎn)品（1960年至今），并在一些關(guān)鍵技術(shù)問題如數(shù)據(jù)垂向分辨率不足方面進(jìn)行了改進(jìn)，以此更為準(zhǔn)確地估算出過去半世紀(jì)全球海洋上層2000米層結(jié)變化的趨勢，在國際上首次給出其變化的三維空間結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)自1960年以來海洋層結(jié)加劇了5.3%，快于以往IPCC估算，受到了科學(xué)界的廣泛關(guān)注。美國勞倫斯利物莫國家實(shí)驗室P. J. Durack評價研究 “填補(bǔ)了領(lǐng)域空白”。本成果的全球海洋密度層結(jié)估算結(jié)果已被IPCC-AR6主報告采用。還被45家國內(nèi)外媒體報道，關(guān)注度位于全球1600萬篇論文前0.1%。
研究成果于2020年發(fā)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(xué)院大氣物理研究所、中國海洋湖沼學(xué)會海洋與氣候分會
8、海洋天然氣水合物開采基礎(chǔ)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(tuán)隊歷經(jīng)十余年持續(xù)攻關(guān)，自主研發(fā)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(xì)粒儲層模擬水平低、結(jié)構(gòu)表征差、物性預(yù)測不準(zhǔn)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(chǎn)出機(jī)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(shí)現(xiàn)了海洋天然氣水合物開采基礎(chǔ)理論的重大突破。基礎(chǔ)理論突破有效引導(dǎo)了我國南海北部天然氣水合物開采技術(shù)創(chuàng)新，構(gòu)建了集開采效率、環(huán)境效應(yīng)、工程地質(zhì)風(fēng)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(xiàn)，奠定了我國在天然氣水合物開采基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位。該成果的形成經(jīng)歷了十余年積累，2020年在天然氣水合物開采基礎(chǔ)理論和技術(shù)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(lǐng)先水平。
研究成果于2020年獲得授權(quán)國際專利14項（其中美國專利5項）、國家發(fā)明專利18項，在國際Top期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文10余篇。
主要完成單位：青島海洋地質(zhì)研究所、中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）、中國科學(xué)院廣州能源研究所
推薦單位：中國海洋湖沼學(xué)會地質(zhì)學(xué)分會
9、深海微生物驅(qū)動的碳氮循環(huán)耦合機(jī)制及通量研究取得新進(jìn)展
深海是海洋的主體，迄今對深海系統(tǒng)物質(zhì)與能量循環(huán)過程的機(jī)理和通量知之甚少。核心難題是海洋真光層沉降的有機(jī)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(dǎo)致的側(cè)向輸運(yùn)供碳兩個方面來解答這一問題。在南海及鄰近西太平洋進(jìn)行了多學(xué)科交叉的觀測和模擬，結(jié)合生理學(xué)實(shí)驗和深海穩(wěn)態(tài)氮循環(huán)模型，揭示了兩步硝化和碳氮耦合機(jī)制，量化了硝化過程對深海生物圈及全球海洋碳循環(huán)的貢獻(xiàn)和影響。首次定量了陸架側(cè)向輸運(yùn)的顆粒物對深海碳需求的顯著貢獻(xiàn)，填補(bǔ)了邊緣海深海碳供需不平衡的缺口。
研究成果于2020年發(fā)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(xué)會海洋與氣候分會
10、富營養(yǎng)化湖泊氮磷控制爭議得以澄清
富營養(yǎng)化與藍(lán)藻水華控制究竟是控磷還是氮磷雙控，一直是國際湖沼學(xué)界長期爭而未決的問題。通過對全球573個湖泊的形態(tài)與營養(yǎng)狀況數(shù)據(jù)總結(jié)分析發(fā)現(xiàn)，磷控制成功修復(fù)水體富營養(yǎng)化主要是在深水湖泊，而氮和磷雙控主要成功應(yīng)用于淺水湖泊，表明湖泊的形態(tài)特征如水深可能在湖泊營養(yǎng)鹽循環(huán)和富營養(yǎng)化中發(fā)揮著重要作用。這有助于解釋為什么在淺水富營養(yǎng)化湖泊中富營養(yǎng)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(xué)界關(guān)于氮與磷在限制湖泊生產(chǎn)力中相對重要性的長期爭論，為湖泊治理精準(zhǔn)施策提供理論指導(dǎo)。該成果發(fā)表后引起國際學(xué)術(shù)界高度關(guān)注，目前已被引用超過20次，加拿大約克大學(xué)Quinlan, R.教授和美國弗吉尼亞大學(xué)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(fā)表在《Environmental Science & Technology》上。
主要完成人：秦伯強(qiáng)、周健、Elser,J.J.、Gardner,W.S.、鄧建明等
推薦單位：中國海洋湖沼學(xué)會湖泊分會（青島日報/觀海新聞記者 李勛祥）
責(zé)任編輯：程雪涵
