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海洋技术论文(合集7篇)

时间:2023-02-18 03:52:22
海洋技术论文

海洋技术论文第1篇

海洋科技查新可促进海洋领域挖掘新的研究内容

20余年来,海洋科技查新为申请国家“863”、“973”项目以及在海洋卫星遥感综合应用技术研究、海-气相互作用研究、海洋气候异常研究、海洋灾害预警技术研究、海洋安全与海洋防卫战略研究和海洋综合管理研究等海洋科技创新项目立项提供了大量有价值的信息支持,这不仅节约了海洋科研人员查阅文献时耗费的时间和精力,又可以让科研人员充分了解相关研究在国内外最新的技术发展动态、研究的深度和广度及其发展水平;同时也对海洋科技项目立项是否具有新颖性提供客观依据,为科研管理部门对项目立项的决策提供参考。

海洋科技查新可以提高海洋科技创新项目成果鉴定和申报奖励等的公正性

海洋科技发展迅速,专业分工越来越细,而各领域的项目评审专家知识面和对相关信息的了解也受专业和信息源的限制,显得不够宽泛和及时,若无查新部门提供可靠的科技查新报告作为评审的客观依据,单凭专家小组的专业知识和经验,难免会有不公正之处,得出的结论亦可能存在偏差。这样既不利于调动科技人员的积极性,又妨碍了成果的推广应用。海洋科技查新是通过检索出的国内外最新最密切的相关文献信息为依据,经过与查新委托项目的内容进行一一对比分析,给出客观公正的查新结论,成为成果评审专家对海洋科技创新成果的验收、鉴定和申报奖励等新颖性评估的客观依据,保证了海洋科技创新成果评审的科学性、可靠性和客观公正性。

海洋技术论文第2篇

关键词海洋生物技术发展展望

近10年来,由于海洋在沿海国家可持续发展中的战略地位日益突出,以及人类对海洋环境特殊性和海洋生物多样性特征的认识不断深入,海洋生物资源多层面的开发利用极大地促进了海洋生物技术研究与应用的迅速发展。1989年首届国际海洋生物技术大会(以下简称MPS大会)在日本召开时仅有几十人参加,而1997年第四届IMBC大会在意大利召开时参加入数达1000多人。现在IMBC会议已成为全球海洋生物技术发展的重要标志,出现了火红的局面。《IMBC2000》在澳大利亚刚刚开过,《IMBC2003》的筹备工作在日本已经开始,以色列为了举办们《IMBC2006》早早作了宣传,并争到了举办权。每3年一届的IMBC不仅吸引了众多高水平的专家学者前往展示与交流研究成果,探讨新的研究发展方向,同时也极大地推动了区域海洋生物技术研究的发展进程。在各大洲,先后成立了区域性学术交流组织,如亚太海洋生物技术学会、欧洲海洋生物技术学会和泛美海洋生物技术协会等。各国还组建了一批研究中心,其中比较著名的为美国马里兰大学海洋生物技术中心、加州大学圣地亚哥分校海洋生物技术和环境中心,康州大学海洋生物技术中心,挪威贝尔根大学海洋分子生物学国际研究中心和日本海洋生物技术研究所等。这些学术组织或研究中心不断举办各种专题研讨会或工作组会议研究讨论富有区域特色的海洋生物技术问题。1998年在欧洲海洋生物技术学会、日本海洋生物技术学会和泛美海洋生物技术协会的支持下,原《海洋生物技术杂志》与《分子海洋生物学和生物技术》合刊为《海洋生物技术》学报(以下简称MBT),现在它已成为一份具有权威性的国际刊物。海洋生物技术作为一个新的学科领域已明确被定义为“海洋生命的分子生物学如细胞生物学及其它的技术应用”。

为了适应这种快速发展的形势,美国、日本、澳大利亚等发达国家先后制定了国家发展计划,把海洋生物技术研究确定为21世纪优先发展领域。1996年,中国也不失时机地将海洋生物技术纳入国家高技术研究发展计划(863计划),为今后的发展打下了基础。不言而喻,迄今海洋生物技术不仅成为海洋科学与生物技术交叉发展起来的全新研究领域,同时,也是21世纪世界各国科学技术发展的重要内容并将显示出强劲的发展势头和巨大应用潜力。

1.发展特点

表1和表2列出的资料大体反映了当前海洋生物技术研究发展的主要特点。

1.1加强基础生物学研究是促进海洋生物技术研究发展的重要基石

海洋生物技术涉及到海洋生物的分子生物学、细胞生物学、发育生物学、生殖生物学、遗传学、生物化学、微生物学,乃至生物多样性和海洋生态学等广泛内容,为了使其发展有一个坚实的基础,研究者非常重视相关的基础研究。在《IMBC2000》会议期间,当本文作者询问一位资深的与会者:本次会议的主要进步是什么?他毫不犹豫的回答:分子生物学水平的研究成果增多了。事实确实如此。近期的研究成果统计表明,海洋生物技术的基础研究更侧重于分子水平的研究,如基因表达、分子克隆、基因组学、分子标记、海洋生物分子、物质活性及其化合物等。这些具有导向性的基础研究,对今后的发展将有重要影。

1.2推动传统产业是海洋生物技术应用的主要方面

目前,应用海洋生物技术推动海洋产业发展主要聚焦在水产养殖和海洋天然产物开发两个方面,这也是海洋生物技术研究发展势头强劲。充满活力的原因所在。在水产养殖方面,提高重要养殖种类的繁殖、发育、生长和健康状况,特别是在培育品种的优良性状、提高抗病能力方面已取得令人鼓舞的进步,如转生长激素基因鱼的培育、贝类多倍体育苗、鱼类和甲壳类性别控制、疾病检测与防治、DNA疫苗和营养增强等;在海洋天然产物开发方面,利用生物技术的最新原理和方法开发分离海洋生物的活性物质、测定分子组成和结构及生物合成方式、检验生物活性等,已明显地促进了海洋新药、酶、高分子材料、诊断试剂等新一代生物制品和化学品的产业化开发。

表1近期IMBC大会研讨的主要内容

表2近期IMBC大会和《MarineBiotechnology》学报论文统计表

1.3保证海洋环境可持续利用是海洋生物技术研究应用的另一个重要方面

利用生物技术保护海洋环境、治理污染,使海洋生态系统生物生产过程更加有效是一个相对比较新的应用发展领域,因此,无论是从技术开发,还是产业发展的角度看,它都有巨大的潜力有待挖掘出来。目前已涉及到的研究主要包括生物修复(如生物降解和富集、固定有毒物质技术等)、防生物附着、生态毒理、环境适应和共生等。有关国家把“生物修复”作为海洋生态环境保护及其产业可持续发展的重要生物工程手段,美国和加拿大联合制定了海洋环境生物修复计划,推动该技术的应用与发展。

1.4与海洋生物技术发展有关的海洋政策始终是公众关注的问题

其中海洋生物技术的发展策略、海洋生物技术的专利保护、海洋生物技术对水产养殖发展的重要性、转基因种类的安全性及控制问题、海洋生物技术与生物多样性关系以及海洋环境保护等方面的政策、法规的制定与实施倍受关注。

2.重点发展领域

当前,国际海洋生物技术的重点研究发展领域主要包括如下几个方面:

2.1发育与生殖生物学基础

弄清海洋生物胚胎发育、变态、成熟及繁殖各个环节的生理过程及其分子调控机理,不仅对于阐明海洋生物生长、发育与生殖的分子调控规律具有重要科学意义,而且对于应用生物技术手段,促进某种生物的生长发育及调控其生殖活动,提高水产养殖的质量和产量具有重要应用价值。因此,这方面的研究是近年来海洋生物技术领域的研究重点之一。主要包括:生长激素、生长因子、甲状腺激素受体、促性腺激素、促性腺激素释放激素、生长一催乳激素、渗透压调节激素、生殖抑制因子、卵母细胞最后成熟诱导因子、性别决定因子和性别特异基因等激素和调节因子的基因鉴定、克隆及表达分析,以及鱼类胚胎于细胞培养及定向分化等。

2.2基因组学与基因转移

随着全球性基因组计划尤其是人类基因组计划的实施,各种生物的结构基因组和功能基因组研究成为生命科学的重点研究内容,海洋生物的基因组研究,特别是功能基因组学研究自然成为海洋生物学工作者研究的新热点。目前的研究重点是对有代表性的海洋生物(包括鱼、虾、贝及病原微生物和病毒)基因组进行全序列测定,同时进行特定功能基因,如药物基因、酶基因、激素多肽基因、抗病基因和耐盐基因等的克隆和功能分析。在此基础上,基因转移作为海洋生物遗传改良、培育快速生长和抗逆优良品种的有效技术手段,已成为该领域应用技术研究发展的重点。近几年研究重点集中在目标基因筛选,如抗病基因、胰岛素样生长因子基因及绿色荧光蛋白基因等作为目标基因;大批量、高效转基因方法也是基因转移研究的重点方面,除传统的显微注射法、基因枪法和携带法外,目前已发展了逆转录病毒介导法,电穿孔法,转座子介导法及胚胎细胞介导法等。

2.3病原生物学与免疫

随着海洋环境逐渐恶化和海水养殖的规模化发展,病害问题已成为制约世界海水养殖业发展的瓶颈因子之一。开展病原生物(如细菌、病毒等)致病机理、传播途径及其与宿主之间相互作用的研究,是研制有效防治技术的基础;同时,开展海水养殖生物分子免疫学和免疫遗传学的研究,弄清海水鱼、虾、贝类的免疫机制对于培育抗病养殖品种、有效防治养殖病害的发生具有重要意义。因此,病原生物学与免疫已成为当前海洋生物技术的重点研究领域之一,重点是病原微生物致病相关基因、海洋生物抗病相关基因的筛选、克隆,海洋无脊椎动物细胞系的建立、海洋生物免疫机制的探讨、DNA疫苗研制等。

2.4生物活性及其产物

海洋生物活性物质的分离与利用是当今海洋生物技术的又一研究热点。现人研究表明,各种海洋生物中都广泛存在独特的化合物,用来保护自己生存于海洋中。来自不同海洋生物的活性物质在生物医学及疾病防治上显示出巨大的应用潜力,如海绵是分离天然药物的重要资源。另外,有一些海洋微生物具有耐高温或低温、耐高压、耐高盐和财低营养的功能,研究开发利用这些具特殊功能的海洋极端生物可能获得陆地上无法得到的新的天然产物,因而,对极端生物研究也成为近年来海洋生物技术研究的重点方面。这一领域的研究重点包括抗肿瘤药物、工业酶及其它特殊用途酶类、极端微生物定功能基因的筛选、抗微生物活性物质、抗生殖药物、免疫增强物质、抗氧化剂及产业化生产等。

2.5海洋环境生物技术

该领域的研究重点是海洋生物修复技术的开发与应用。生物修复技术是比生物降解含义更为广泛,又以生物降解为重点的海洋环境生物技术。其方法包括利用活有机体、或其制作产品降解污染物,减少毒性或转化为无毒产品,富集和固定有毒物质(包括重金属等),大尺度的生物修复还包括生态系统中的生态调控等。应用领域包括水产规模化养殖和工厂化养殖、石油污染、重金属污染、城市排污以及海洋其他废物(水)处理等。目前,微生物对环境反应的动力学机制、降解过程的生化机理、生物传感器、海洋微生物之间以及与其它生物之间的共生关系和互利机制,抗附着物质的分离纯化等是该领域的重要研究内容。

3.前沿领域的最新研究进展

3.1发育与生殖调控

应用GIH(性腺抑制激素)和GSH(性腺刺激激素)等激素调控甲壳类动物成熟和繁殖的技术[1],研究了甲状腺激素在金绍生长和发育中的调控作用,发现甲状腺激素受体mRNA水平在大脑中最高,在肌肉中最低,而在肝、肾和鳃中表达水平中等,表明甲状腺素受体在成体金银脑中起着重要作用[1],对海鞘的同源框(Homeobox)基因进行了鉴定,分离到30个同源框基因[1],建立了青鳉的同源框(Homeobox)基因[1],建立了青鳉胚胎干细胞系并通过细胞移植获得了嵌合体青鳉[1],建立了虹鳟原始生殖细胞培养物并分离出Vasa基因[2],进行斑节对虾生殖抑制激素的分离与鉴定[2],应用受体介导法筛选GnRH类似物,用于鱼类繁殖[2],建立了海绵细胞培养技术,用于进行药物筛选[2],建立了将海胆胚胎作为研究基因表达的模式系统[2],通过基因转移开展了海胆胚胎工程的研究[2],研究了人葡糖转移酶和大鼠已糖激酶cDNA在虹鳟胚胎中的表达[3],建立了通过细胞周期蛋白依赖的激酶活性测定海水鱼苗细胞增殖速率的方法[3],研究了几丁质酶基因在斑节对虾蜕皮过程中的表达[4],从海参分离出同源框基因,并进行了序列的测定[4]。

3.2功能基因克隆

建立了牙鲆肝脏和脾脏mRNA的表达序列标志,从深海一种耐压细菌中分离到压力调节的操纵子,从大西洋鲑分离到雌激素受体和甲状腺素受体基因,从挪威对虾中分离到性腺抑制激素基因[1];将DNA微阵列技术在海绵细胞培养上进行了应用,构建了班节对虾遗传连锁图谱,建立了海洋红藻EST,从海星卵母细胞中分离出成熟蛋白酶体的催化亚基,初步表明硬骨头鱼类IGF-I原E一肽具有抗肿瘤作用[2];构建了海洋酵母De—baryomyceshansenii的质粒载体,从鲤鱼血清中分离纯化出蛋白酶抑制剂,从兰蟹血细胞中分离到一种抗菌肽样物质,从红鲍分离到一种肌动蛋白启动子,发现依赖于细胞周期的激酶活性可用作海洋鱼类苗种细胞增殖的标记,克隆和定序了鳗鱼细胞色素P4501AcD-NA,通过基因转移方法分析了鳗细胞色素P450IAI基因的启动子区域,分离和克隆了鳗细胞色素P450IAI基因,建立了适宜于沟绍遗传作图的多态性EST标记,构建了黄盖鲽EST数据库并鉴定出了一些新基因,建立了班节对虾一些组织特异的EST标志,从经HirameRhabdovirus病毒感染的牙鲆淋巴细胞EST中分离出596个cDNA克隆[3];用PCR方法克隆出一种自体受精雌雄同体鱼类的ß一肌动蛋白基因,从金鲷cDNA文库中分离出多肽延伸因子EF-2CDNA克隆,在湖鳟基因组中发现了TC1样转座子元件[4];鉴定和克隆出的基因包括:南美白对虾抗菌肽基因、牡蛎变应原(allergen)基因、大西洋鳗和大西洋鲑抗体基因、虹鳟Vasa基因、青鳉P53基因组基因、双鞭毛藻类真核启始因子5A基因、条纹鲈GtH(促性腺激素)受体cDNA、鲍肌动蛋白基因、蓝细菌丙酮酸激酶基因、鲤鱼视紫红质基因调节系列以及牙鲆溶菌酶基因等[1—4]。

3.3基因转移

分离克隆了大马哈鱼IGF基因及其启动子,并构建了大马哈鱼IGF(胰岛素样生长因子)基因表达载体[1]。通过核定位信号因子提高了外源基因转移到斑马鱼卵的整合率[1],建立了快速生长的转基因罗非鱼品系并进行了安全性评价;对转基因罗非鱼进行了三倍体诱导,发现三倍体转基因罗非鱼尽管生长不如转基因二倍体快,但优于未转基因的二倍体鱼,同时,转基因三倍体雌鱼是完全不育的,因而具有推广价值[2];研究了超声处理促进外源DNA与金鲷结合的技术方法,将GFP作为细胞和生物中转基因表达的指示剂;表明转基因沟鲶比对照组生长快33%,且转基因鱼逃避敌害的能力较差,因而可以释放到自然界中,而不会对生态环境造成大的危害[3];应用GFP作为遗传标记研究了斑马鱼转基因的条件优化和表达效率[3];在抗病基因工程育种方面,构建了海洋生物抗菌肽及溶菌酶基因表达载体并进行了基因转移实验[2];在转基因研究的种类上,目前已从经济养殖鱼类逐步扩展到养殖虾、贝类及某些观赏鱼类[2.3]。通过基因枪法将外源基因转到虹鳟肌肉中获得了稳定表达[4]。

3.4分子标记技术与遗传多样性

研究了将鱼类基因内含子作为遗传多样性评价指标的可行性,应用SSCP和定序的方法研究了大西洋和地中海几种海洋生物的遗传多样性[1]。研究了南美白对虾消化酶基因的多态性[1];利用寄生性原生动物和有毒甲藻基因组DNA的间隔区序列作标记检测环境水体中这些病原生物的污染程度,应用18S和5.8S核糖体RNA基因之间的第一个内部间隔区(ITC—1)序列作标记进行甲壳类生物种间和种内遗传多样性研究[2];研究了斑节对虾三个种群的线粒体DNA多态性,用PCR技术鉴定了夏威夷Gobioid苗的种类特异性。通过测定内含子序列揭示了南美白对虾的种内遗传多样性,采用同功酶、微卫星DNA及RAPD标记对褐鳟不同种群的遗传变异进行了评价,在平鱼鉴定并分离出12种微卫星DNA,在美国加州鱿鱼上发现了高度可变的微卫星DNA[3];弄清了一种深水鱼类(Gonostomagracile)线粒体基因组的结构,并发现了硬骨鱼类tRNA基因重组的首个实例,测定了具有重要商业价值的海水轮虫的卫星DNA序列,用RAPD技术在大鲮鲆和鳎鱼筛选到微卫星重复片段,从多毛环节动物上分离出高度多态性的微卫星DNA,用RAPD技术研究了泰国东部泥蟹的遗传多样性[3];用AFLP方法分析了母性遗传物质在雌核发育条纹鲈基因组中的贡献[4]。

3.5DNA疫苗及疾病防治

构建了抗鱼类坏死病毒的DNA疫苗[1];开展了虹鳟IHNVDNA疫苗构建及防病的研究,表明用编码IHNV糖蛋白基因的DNA疫苗免疫虹鳟,诱导了非特异性免疫保护反应,证明DNA免疫途径在鱼类上的可行性,从虹鳟细胞系中鉴定出经干扰素可诱导的蛋白激酶[2];建立了养殖对虾病毒病原检测的ELISA试剂盒,用PCR等分子生物学技术鉴定了虾类的病毒性病原,将鱼类的非特异性免疫指标用于海洋环境监控,研究了抗病基因转移提高鲷科鱼类抗病力的可行性,研究了蛤类唾液酸凝集素的抗菌防御反映[2];研究了一种海洋生物多糖及其衍生物的抗病毒活性[3];建立了测定牡蛎病原的PCR—ELISA方法[3];研究了LatrunculinB毒素在红海绵体内的免疫定位[4]。

3.6生物活性物质

从海藻中分离出新的抗氧化剂[1],建立了大量生产生物活性化合物的海藻细胞和组织培养技术,建立了通过海绵细胞体外培养制备抗肿瘤化合物的方法[1];从不同生物(如对虾和细菌)中鉴定分离出抗微生物肽及其基因,从鱼类水解产物中分离出可用作微生物生长底物的活性物质,海洋生物中存在的抗附着活性物质,用血管生成抑制剂作为抗受孕剂,从蟹和虾体内提取免疫激活剂,从海洋藻类和蓝细菌中纯化光细菌致死化合物,海星抽提物在小鼠上表现出批精细胞形成的作用,从海洋植物Zosteramarina分离出一种无毒的抗附着活性化合物,从海绵和海鞘抽提物分离出抗肿瘤化合物,开发了珊瑚变态天然诱导剂,从海胆中分离出一种抗氧化的新药,在海洋双鞭毛藻类植物中鉴定出长碳链高度不饱和脂肪酸(C28),表明海洋真菌是分离抗微生物肽等生物活性化合物的理想来源[2];发现海洋假单胞杆菌的硫酸多糖及其衍生物具有抗病毒活性,从硬壳蛤分离出谷光甘肽一S一转移酶,从鲤血清中分离出丝氨酸蛋白酶抑制剂,从海绵中分离出氨激脯氨酸二肽酶,从一种珊瑚分离出具DNA酶样活性的物质,建立了开放式海绵养殖系统,为生物活性物质的大量制备提供了充足的海绵原料[3];从虾肌水解产物中分离到抗氧化肽物质[4];从一种海洋细菌中分离纯化出N一乙酸葡糖胺一6一磷酸脱乙酸酶[4]。

3.7生物修复、极端微生物及防附着

研究了转重金属硫蛋白基因藻类对海水环境中重金属的吸附能力,表明明显大于野生藻类[1],研究了石油降解微生物在修复被石油污染的海水环境上的可疗性及应用潜力[1];研究了海洋磁细菌在去除和回收海水环境中重金属上的应用潜力[1];用Bacillus清除养鱼场污水中的氮,用分子技术筛选作为海水养殖饵料的微藻,开发了六价铬在生物修复上的应用潜力,分离出耐冷的癸烷降解细菌,研究了海洋环境中多芳香化烃的微生物降解技术[2];从噬盐细菌分离出渗透压调节基因,并生产了重组Ectoine(渗透压调节因子),从2650米的深海分离到一种耐高温的细菌,这种细菌可用来分离耐高温和热稳定的酶,在耐高温的archaea发现了D型氨基酸和无氧氨酸消旋酶,测定了3种海洋火球菌的基因组DNA序列,借助于CROSS/BLAST分析进行了特定功能基因的筛选,从海底沉积物、海水和北冰洋收集了1000多种噬冷细菌,并从这些细菌中分离到多种冷适应的酶[2];建立了一种测定藤壶附着诱导物质的简单方法,研究了Chlorophyta和共生细菌之间附着所必需的形态上相互作用,研究了珊瑚抗附着物质(dterpene)类似物的抗附着和麻醉作用[3];分析了海岸环境中污着的起始过程,并对沉积物和附着物的影响进行了检测[4]。

4.展望与建议

海洋技术论文第3篇

近10年来,由于海洋在沿海国家可持续发展中的战略地位日益突出,以及人类对海洋环境特殊性和海洋生物多样性特征的认识不断深入,海洋生物资源多层面的开发利用极大地促进了海洋生物技术研究与应用的迅速发展。1989年首届国际海洋生物技术大会(以下简称MPS大会)在日本召开时仅有几十人参加,而1997年第四届IMBC大会在意大利召开时参加入数达1000多人。现在IMBC会议已成为全球海洋生物技术发展的重要标志,出现了火红的局面。《IMBC2000》在澳大利亚刚刚开过,《IMBC2003》的筹备工作在日本已经开始,以色列为了举办们《IMBC2006》早早作了宣传,并争到了举办权。每3年一届的IMBC不仅吸引了众多高水平的专家学者前往展示与交流研究成果,探讨新的研究发展方向,同时也极大地推动了区域海洋生物技术研究的发展进程。在各大洲,先后成立了区域性学术交流组织,如亚太海洋生物技术学会、欧洲海洋生物技术学会和泛美海洋生物技术协会等。各国还组建了一批研究中心,其中比较著名的为美国马里兰大学海洋生物技术中心、加州大学圣地亚哥分校海洋生物技术和环境中心,康州大学海洋生物技术中心,挪威贝尔根大学海洋分子生物学国际研究中心和日本海洋生物技术研究所等。这些学术组织或研究中心不断举办各种专题研讨会或工作组会议研究讨论富有区域特色的海洋生物技术问题。1998年在欧洲海洋生物技术学会、日本海洋生物技术学会和泛美海洋生物技术协会的支持下,原《海洋生物技术杂志》与《分子海洋生物学和生物技术》合刊为《海洋生物技术》学报(以下简称MBT),现在它已成为一份具有权威性的国际刊物。海洋生物技术作为一个新的学科领域已明确被定义为“海洋生命的分子生物学如细胞生物学及其它的技术应用”。

为了适应这种快速发展的形势,美国、日本、澳大利亚等发达国家先后制定了国家发展计划,把海洋生物技术研究确定为21世纪优先发展领域。1996年,中国也不失时机地将海洋生物技术纳入国家高技术研究发展计划(863计划),为今后的发展打下了基础。不言而喻,迄今海洋生物技术不仅成为海洋科学与生物技术交叉发展起来的全新研究领域,同时,也是21世纪世界各国科学技术发展的重要内容并将显示出强劲的发展势头和巨大应用潜力。

1.发展特点

表1和表2列出的资料大体反映了当前海洋生物技术研究发展的主要特点。

1.1加强基础生物学研究是促进海洋生物技术研究发展的重要基石

海洋生物技术涉及到海洋生物的分子生物学、细胞生物学、发育生物学、生殖生物学、遗传学、生物化学、微生物学,乃至生物多样性和海洋生态学等广泛内容,为了使其发展有一个坚实的基础,研究者非常重视相关的基础研究。在《IMBC2000》会议期间,当本文作者询问一位资深的与会者:本次会议的主要进步是什么?他毫不犹豫的回答:分子生物学水平的研究成果增多了。事实确实如此。近期的研究成果统计表明,海洋生物技术的基础研究更侧重于分子水平的研究,如基因表达、分子克隆、基因组学、分子标记、海洋生物分子、物质活性及其化合物等。这些具有导向性的基础研究,对今后的发展将有重要影。

1.2推动传统产业是海洋生物技术应用的主要方面

目前,应用海洋生物技术推动海洋产业发展主要聚焦在水产养殖和海洋天然产物开发两个方面,这也是海洋生物技术研究发展势头强劲。充满活力的原因所在。在水产养殖方面,提高重要养殖种类的繁殖、发育、生长和健康状况,特别是在培育品种的优良性状、提高抗病能力方面已取得令人鼓舞的进步,如转生长激素基因鱼的培育、贝类多倍体育苗、鱼类和甲壳类性别控制、疾病检测与防治、DNA疫苗和营养增强等;在海洋天然产物开发方面,利用生物技术的最新原理和方法开发分离海洋生物的活性物质、测定分子组成和结构及生物合成方式、检验生物活性等,已明显地促进了海洋新药、酶、高分子材料、诊断试剂等新一代生物制品和化学品的产业化开发。

表1近期IMBC大会研讨的主要内容

表2近期IMBC大会和《MarineBiotechnology》学报论文统计表

1.3保证海洋环境可持续利用是海洋生物技术研究应用的另一个重要方面

利用生物技术保护海洋环境、治理污染,使海洋生态系统生物生产过程更加有效是一个相对比较新的应用发展领域,因此,无论是从技术开发,还是产业发展的角度看,它都有巨大的潜力有待挖掘出来。目前已涉及到的研究主要包括生物修复(如生物降解和富集、固定有毒物质技术等)、防生物附着、生态毒理、环境适应和共生等。有关国家把“生物修复”作为海洋生态环境保护及其产业可持续发展的重要生物工程手段,美国和加拿大联合制定了海洋环境生物修复计划,推动该技术的应用与发展。

1.4与海洋生物技术发展有关的海洋政策始终是公众关注的问题

其中海洋生物技术的发展策略、海洋生物技术的专利保护、海洋生物技术对水产养殖发展的重要性、转基因种类的安全性及控制问题、海洋生物技术与生物多样性关系以及海洋环境保护等方面的政策、法规的制定与实施倍受关注。

2.重点发展领域

当前,国际海洋生物技术的重点研究发展领域主要包括如下几个方面:

2.1发育与生殖生物学基础

弄清海洋生物胚胎发育、变态、成熟及繁殖各个环节的生理过程及其分子调控机理,不仅对于阐明海洋生物生长、发育与生殖的分子调控规律具有重要科学意义,而且对于应用生物技术手段,促进某种生物的生长发育及调控其生殖活动,提高水产养殖的质量和产量具有重要应用价值。因此,这方面的研究是近年来海洋生物技术领域的研究重点之一。主要包括:生长激素、生长因子、甲状腺激素受体、促性腺激素、促性腺激素释放激素、生长一催乳激素、渗透压调节激素、生殖抑制因子、卵母细胞最后成熟诱导因子、性别决定因子和性别特异基因等激素和调节因子的基因鉴定、克隆及表达分析,以及鱼类胚胎于细胞培养及定向分化等。

2.2基因组学与基因转移

随着全球性基因组计划尤其是人类基因组计划的实施,各种生物的结构基因组和功能基因组研究成为生命科学的重点研究内容,海洋生物的基因组研究,特别是功能基因组学研究自然成为海洋生物学工作者研究的新热点。目前的研究重点是对有代表性的海洋生物(包括鱼、虾、贝及病原微生物和病毒)基因组进行全序列测定,同时进行特定功能基因,如药物基因、酶基因、激素多肽基因、抗病基因和耐盐基因等的克隆和功能分析。在此基础上,基因转移作为海洋生物遗传改良、培育快速生长和抗逆优良品种的有效技术手段,已成为该领域应用技术研究发展的重点。近几年研究重点集中在目标基因筛选,如抗病基因、胰岛素样生长因子基因及绿色荧光蛋白基因等作为目标基因;大批量、高效转基因方法也是基因转移研究的重点方面,除传统的显微注射法、基因枪法和携带法外,目前已发展了逆转录病毒介导法,电穿孔法,转座子介导法及胚胎细胞介导法等。

2.3病原生物学与免疫

随着海洋环境逐渐恶化和海水养殖的规模化发展,病害问题已成为制约世界海水养殖业发展的瓶颈因子之一。开展病原生物(如细菌、病毒等)致病机理、传播途径及其与宿主之间相互作用的研究,是研制有效防治技术的基础;同时,开展海水养殖生物分子免疫学和免疫遗传学的研究,弄清海水鱼、虾、贝类的免疫机制对于培育抗病养殖品种、有效防治养殖病害的发生具有重要意义。因此,病原生物学与免疫已成为当前海洋生物技术的重点研究领域之一,重点是病原微生物致病相关基因、海洋生物抗病相关基因的筛选、克隆,海洋无脊椎动物细胞系的建立、海洋生物免疫机制的探讨、DNA疫苗研制等。

2.4生物活性及其产物

海洋生物活性物质的分离与利用是当今海洋生物技术的又一研究热点。现人研究表明,各种海洋生物中都广泛存在独特的化合物,用来保护自己生存于海洋中。来自不同海洋生物的活性物质在生物医学及疾病防治上显示出巨大的应用潜力,如海绵是分离天然药物的重要资源。另外,有一些海洋微生物具有耐高温或低温、耐高压、耐高盐和财低营养的功能,研究开发利用这些具特殊功能的海洋极端生物可能获得陆地上无法得到的新的天然产物,因而,对极端生物研究也成为近年来海洋生物技术研究的重点方面。这一领域的研究重点包括抗肿瘤药物、工业酶及其它特殊用途酶类、极端微生物定功能基因的筛选、抗微生物活性物质、抗生殖药物、免疫增强物质、抗氧化剂及产业化生产等。

2.5海洋环境生物技术

该领域的研究重点是海洋生物修复技术的开发与应用。生物修复技术是比生物降解含义更为广泛,又以生物降解为重点的海洋环境生物技术。其方法包括利用活有机体、或其制作产品降解污染物,减少毒性或转化为无毒产品,富集和固定有毒物质(包括重金属等),大尺度的生物修复还包括生态系统中的生态调控等。应用领域包括水产规模化养殖和工厂化养殖、石油污染、重金属污染、城市排污以及海洋其他废物(水)处理等。目前,微生物对环境反应的动力学机制、降解过程的生化机理、生物传感器、海洋微生物之间以及与其它生物之间的共生关系和互利机制,抗附着物质的分离纯化等是该领域的重要研究内容。

3.前沿领域的最新研究进展

3.1发育与生殖调控

应用GIH(性腺抑制激素)和GSH(性腺刺激激素)等激素调控甲壳类动物成熟和繁殖的技术[1],研究了甲状腺激素在金绍生长和发育中的调控作用,发现甲状腺激素受体mRNA水平在大脑中最高,在肌肉中最低,而在肝、肾和鳃中表达水平中等,表明甲状腺素受体在成体金银脑中起着重要作用[1],对海鞘的同源框(Homeobox)基因进行了鉴定,分离到30个同源框基因[1],建立了青鳉的同源框(Homeobox)基因[1],建立了青鳉胚胎干细胞系并通过细胞移植获得了嵌合体青鳉[1],建立了虹鳟原始生殖细胞培养物并分离出Vasa基因[2],进行斑节对虾生殖抑制激素的分离与鉴定[2],应用受体介导法筛选GnRH类似物,用于鱼类繁殖[2],建立了海绵细胞培养技术,用于进行药物筛选[2],建立了将海胆胚胎作为研究基因表达的模式系统[2],通过基因转移开展了海胆胚胎工程的研究[2],研究了人葡糖转移酶和大鼠已糖激酶cDNA在虹鳟胚胎中的表达[3],建立了通过细胞周期蛋白依赖的激酶活性测定海水鱼苗细胞增殖速率的方法[3],研究了几丁质酶基因在斑节对虾蜕皮过程中的表达[4],从海参分离出同源框基因,并进行了序列的测定[4]。

3.2功能基因克隆

建立了牙鲆肝脏和脾脏mRNA的表达序列标志,从深海一种耐压细菌中分离到压力调节的操纵子,从大西洋鲑分离到雌激素受体和甲状腺素受体基因,从挪威对虾中分离到性腺抑制激素基因[1];将DNA微阵列技术在海绵细胞培养上进行了应用,构建了班节对虾遗传连锁图谱,建立了海洋红藻EST,从海星卵母细胞中分离出成熟蛋白酶体的催化亚基,初步表明硬骨头鱼类IGF-I原E一肽具有抗肿瘤作用[2];构建了海洋酵母De—baryomyceshansenii的质粒载体,从鲤鱼血清中分离纯化出蛋白酶抑制剂,从兰蟹血细胞中分离到一种抗菌肽样物质,从红鲍分离到一种肌动蛋白启动子,发现依赖于细胞周期的激酶活性可用作海洋鱼类苗种细胞增殖的标记,克隆和定序了鳗鱼细胞色素P4501AcD-NA,通过基因转移方法分析了鳗细胞色素P450IAI基因的启动子区域,分离和克隆了鳗细胞色素P450IAI基因,建立了适宜于沟绍遗传作图的多态性EST标记,构建了黄盖鲽EST数据库并鉴定出了一些新基因,建立了班节对虾一些组织特异的EST标志,从经HirameRhabdovirus病毒感染的牙鲆淋巴细胞EST中分离出596个cDNA克隆[3];用PCR方法克隆出一种自体受精雌雄同体鱼类的ß一肌动蛋白基因,从金鲷cDNA文库中分离出多肽延伸因子EF-2CDNA克隆,在湖鳟基因组中发现了TC1样转座子元件[4];鉴定和克隆出的基因包括:南美白对虾抗菌肽基因、牡蛎变应原(allergen)基因、大西洋鳗和大西洋鲑抗体基因、虹鳟Vasa基因、青鳉P53基因组基因、双鞭毛藻类真核启始因子5A基因、条纹鲈GtH(促性腺激素)受体cDNA、鲍肌动蛋白基因、蓝细菌丙酮酸激酶基因、鲤鱼视紫红质基因调节系列以及牙鲆溶菌酶基因等[1—4]。

3.3基因转移

分离克隆了大马哈鱼IGF基因及其启动子,并构建了大马哈鱼IGF(胰岛素样生长因子)基因表达载体[1]。通过核定位信号因子提高了外源基因转移到斑马鱼卵的整合率[1],建立了快速生长的转基因罗非鱼品系并进行了安全性评价;对转基因罗非鱼进行了三倍体诱导,发现三倍体转基因罗非鱼尽管生长不如转基因二倍体快,但优于未转基因的二倍体鱼,同时,转基因三倍体雌鱼是完全不育的,因而具有推广价值[2];研究了超声处理促进外源DNA与金鲷结合的技术方法,将GFP作为细胞和生物中转基因表达的指示剂;表明转基因沟鲶比对照组生长快33%,且转基因鱼逃避敌害的能力较差,因而可以释放到自然界中,而不会对生态环境造成大的危害[3];应用GFP作为遗传标记研究了斑马鱼转基因的条件优化和表达效率[3];在抗病基因工程育种方面,构建了海洋生物抗菌肽及溶菌酶基因表达载体并进行了基因转移实验[2];在转基因研究的种类上,目前已从经济养殖鱼类逐步扩展到养殖虾、贝类及某些观赏鱼类[2.3]。通过基因枪法将外源基因转到虹鳟肌肉中获得了稳定表达[4]。

3.4分子标记技术与遗传多样性

研究了将鱼类基因内含子作为遗传多样性评价指标的可行性,应用SSCP和定序的方法研究了大西洋和地中海几种海洋生物的遗传多样性[1]。研究了南美白对虾消化酶基因的多态性[1];利用寄生性原生动物和有毒甲藻基因组DNA的间隔区序列作标记检测环境水体中这些病原生物的污染程度,应用18S和5.8S核糖体RNA基因之间的第一个内部间隔区(ITC—1)序列作标记进行甲壳类生物种间和种内遗传多样性研究[2];研究了斑节对虾三个种群的线粒体DNA多态性,用PCR技术鉴定了夏威夷Gobioid苗的种类特异性。通过测定内含子序列揭示了南美白对虾的种内遗传多样性,采用同功酶、微卫星DNA及RAPD标记对褐鳟不同种群的遗传变异进行了评价,在平鱼鉴定并分离出12种微卫星DNA,在美国加州鱿鱼上发现了高度可变的微卫星DNA[3];弄清了一种深水鱼类(Gonostomagracile)线粒体基因组的结构,并发现了硬骨鱼类tRNA基因重组的首个实例,测定了具有重要商业价值的海水轮虫的卫星DNA序列,用RAPD技术在大鲮鲆和鳎鱼筛选到微卫星重复片段,从多毛环节动物上分离出高度多态性的微卫星DNA,用RAPD技术研究了泰国东部泥蟹的遗传多样性[3];用AFLP方法分析了母性遗传物质在雌核发育条纹鲈基因组中的贡献[4]。

3.5DNA疫苗及疾病防治

构建了抗鱼类坏死病毒的DNA疫苗[1];开展了虹鳟IHNVDNA疫苗构建及防病的研究,表明用编码IHNV糖蛋白基因的DNA疫苗免疫虹鳟,诱导了非特异性免疫保护反应,证明DNA免疫途径在鱼类上的可行性,从虹鳟细胞系中鉴定出经干扰素可诱导的蛋白激酶[2];建立了养殖对虾病毒病原检测的ELISA试剂盒,用PCR等分子生物学技术鉴定了虾类的病毒性病原,将鱼类的非特异性免疫指标用于海洋环境监控,研究了抗病基因转移提高鲷科鱼类抗病力的可行性,研究了蛤类唾液酸凝集素的抗菌防御反映[2];研究了一种海洋生物多糖及其衍生物的抗病毒活性[3];建立了测定牡蛎病原的PCR—ELISA方法[3];研究了LatrunculinB毒素在红海绵体内的免疫定位[4]。

3.6生物活性物质

从海藻中分离出新的抗氧化剂[1],建立了大量生产生物活性化合物的海藻细胞和组织培养技术,建立了通过海绵细胞体外培养制备抗肿瘤化合物的方法[1];从不同生物(如对虾和细菌)中鉴定分离出抗微生物肽及其基因,从鱼类水解产物中分离出可用作微生物生长底物的活性物质,海洋生物中存在的抗附着活性物质,用血管生成抑制剂作为抗受孕剂,从蟹和虾体内提取免疫激活剂,从海洋藻类和蓝细菌中纯化光细菌致死化合物,海星抽提物在小鼠上表现出批精细胞形成的作用,从海洋植物Zosteramarina分离出一种无毒的抗附着活性化合物,从海绵和海鞘抽提物分离出抗肿瘤化合物,开发了珊瑚变态天然诱导剂,从海胆中分离出一种抗氧化的新药,在海洋双鞭毛藻类植物中鉴定出长碳链高度不饱和脂肪酸(C28),表明海洋真菌是分离抗微生物肽等生物活性化合物的理想来源[2];发现海洋假单胞杆菌的硫酸多糖及其衍生物具有抗病毒活性,从硬壳蛤分离出谷光甘肽一S一转移酶,从鲤血清中分离出丝氨酸蛋白酶抑制剂,从海绵中分离出氨激脯氨酸二肽酶,从一种珊瑚分离出具DNA酶样活性的物质,建立了开放式海绵养殖系统,为生物活性物质的大量制备提供了充足的海绵原料[3];从虾肌水解产物中分离到抗氧化肽物质[4];从一?趾Q笙妇蟹掷氪炕鯪一乙酸葡糖胺一6一磷酸脱乙酸酶[4]。

3.7生物修复、极端微生物及防附着

研究了转重金属硫蛋白基因藻类对海水环境中重金属的吸附能力,表明明显大于野生藻类[1],研究了石油降解微生物在修复被石油污染的海水环境上的可疗性及应用潜力[1];研究了海洋磁细菌在去除和回收海水环境中重金属上的应用潜力[1];用Bacillus清除养鱼场污水中的氮,用分子技术筛选作为海水养殖饵料的微藻,开发了六价铬在生物修复上的应用潜力,分离出耐冷的癸烷降解细菌,研究了海洋环境中多芳香化烃的微生物降解技术[2];从噬盐细菌分离出渗透压调节基因,并生产了重组Ectoine(渗透压调节因子),从2650米的深海分离到一种耐高温的细菌,这种细菌可用来分离耐高温和热稳定的酶,在耐高温的archaea发现了D型氨基酸和无氧氨酸消旋酶,测定了3种海洋火球菌的基因组DNA序列,借助于CROSS/BLAST分析进行了特定功能基因的筛选,从海底沉积物、海水和北冰洋收集了1000多种噬冷细菌,并从这些细菌中分离到多种冷适应的酶[2];建立了一种测定藤壶附着诱导物质的简单方法,研究了Chlorophyta和共生细菌之间附着所必需的形态上相互作用,研究了珊瑚抗附着物质(dterpene)类似物的抗附着和麻醉作用[3];分析了海岸环境中污着的起始过程,并对沉积物和附着物的影响进行了检测[4]。

4.展望与建议

海洋技术论文第4篇

1.当前海洋地质计算机制图中存在的问题

1.1制图人员缺乏对海洋地质图的了解

因为大部分的计算机制图人员都担任过绘图员的工作,很多人在进行海洋地质制图过程中依然沿袭着那种描图时的工作方式,而且他们对海洋地质制图方面的了解也不够。海洋地质图的制作复杂,特别是一些相关联的图,比如说地质剖面图和地质切面图,有着平剖对应关系的图件,在制作过程中,如果一种图件进行了修改,那么另外的一个图件也必须进行相应的修改,不然两种图件之间就会出现不吻合的情况。

1.2计算机海洋制图降低成为海洋地质描图

因为真正的计算机海洋制图有着相对较高的难度,专用的海洋地质制图软件计算还不够成熟,更多的计算机海洋制图实际上海处在一个计算机描图的阶段,大部分的海洋地质图的绘制都离不开手绘,在计算机海洋制图的过程中还经常使用数字化仪进行手绘图的扫描,然后存进计算机中,再利用各种技术进行海洋地质图件的美化和中文的重新输入。这样的海洋地质制图方式实际上就变成了印刷稿。并没有从根本上解决掉海洋地质制图中质量不足、效率不高的弊病,反而增加了海洋地质制图工作的工作量。

1.3专业的海洋地质制图软件不完善

这些年,计算机科学技术不断发展,在制图方面也出现了很多的软件,但是海洋地质制图方面的软件却还不完善,专业的海洋纸质制图软件的不完善,不但包括了海洋地质制图软件本身的不完善,还包括了海洋地质制度软件的售后培训,海洋海洋地质制图软件在使用过程中的反馈信息以及软件的升级不完善。

海洋地质制图软件本身的不完善是因为在软件的开发过程中,缺少了专业的、长期从事海洋地质工作的工程技术人员的参与,在软件开发的过程中,往往是凭借几个懂得计算机软件开发的人员,加上一些刚才学校毕业不久或者是从事过短期的海洋地质工作的工作人员来进行软件的开发,这样开发出来的软件往往很难适应海洋地质制图工作的各种需要。其结果就是开发出来的制图软件不能符合海洋地质制图工作人员的需求和习惯,海洋地质制图人员在使用过程中就觉得不好用。另外海洋地质制图人员急需解决的海洋地质制图功能没有得到开发,或者是开发起来难度较大。在目前,不光是海洋地质制图方面的软件有着这样的问题,其他专业的地质制图软件同样存在着这样的问题。

而在海洋地质制图软件的售后方面方面也存在着严重的问题。因为人力和物力的限制,软件的升级速度缓慢,在制图软件中出现的漏洞,也迟迟得不到及时的修改和更正,从海洋制图方面反馈出来来的对于制图软件功能方面的要求也得不到及时的开发,或者说是没有能力开发。售后服务的技术培训方面也因为种种原因,不能得到有效的开展,这就导致了专业的海洋地质制图软件在海洋地质制图人员中仍然不能普遍使用。

2.常用的海洋地质制图软件特点

2.1AutoCAD

在海洋地质制图中,大多数都采用了AutoCAD系列软件,AutoCAD系列软件是美国Autodesk公司开发出来的。在AutoCAD系列软件中提供了很多的基本图元,如直线、圆弧、多段线等,可以通过键盘和屏幕上的菜单以及各种快捷方式进行点和命令的输入,输入方便。AutoCAD系列软件还拥有很强的标记功能,能够对图纸进行缩放、擦出、复制、插入、移动镜像等多种变换,绘制好的图形也能够通过输出设备,直接输出成图。

2.2MapGIS

MapGIS系统拥有主版权的工具型地理信息,基础是传统的编图原理和方法,以计算机的图形输入和输出设备,还有编图软件作为工具进行制图的新技术。开发自中国地质大学武汉中地信息工程有限公司。在目前来说,能够适应很多海洋地质制图的要求。该系统采用的是栅格数据和矢量数据混合结构,在数据共享上解决了信息来源多种多样和数据类型各不相同的矛盾。在数据的管理和组织上,采用图形数据库管理子系统,进行数据的管理和存储,以及数据的标记、输入、入库、误差校正等操作。利用属性数据库管理子系统中的属性数据描述图元特征进行属性数据文件的储存和文件结构的建立、编辑以及修改等操作。再通过土元内部的标号把图形数据和属性数据连接起来。按照类型把MapG1S中的所有数据进行分层,再按照比例尺进行分幅。通过数据的分层和分幅,让显示速度和系统处理能够满足制图的校企,同时进行数据的维护、操纵以及更新都比较容易。

3.专业制图软件的二次开发

对于专业的海洋地质制图,AutoCAD等一些通用性的制图软件虽然拥有很强的实用性,但是仍然存在这一些不足,不能提供海洋地质制图中某些领域的绘制工具。但这些通用的绘图软件提供了程序应用接口,能够让设计人员使用各种计算机语言编辑出特殊性的应用程序。因此海洋地质制图工作者要使用VB、SP等一些计算机编程语言,对这些通用的制图软件进行二次开发,自己开发出实用性更加强的海洋制图程序。比如在成都理工大学联合托普信息技术职业学院进行了地质剖面自动绘制系统的二次开发,其中包括了建立数据库,数据的录入,导入数据文件的系统,具体编测各种绘图模块还有加载运行菜单文件等等。比如在岩性花纹土里库中导入了常用的岩性图例,同时还能够根据自己的需要,进行这些岩性图例的删增。而系统的转化、计算和输出功能又能够让制图过程变得更加的智能化。

4.对专业海洋地质制图软件开发的几点建议

4.1立足于海洋地质制图的实际

如果要制定一个衡量专业的海洋地质制图软件的好坏的标准,那么就可以看它是否能够方便海洋的纸质图工作人员的使用。就以海洋地质制图中剖面图的绘制为例,但多数的专业制图元件都是通过测点的3个坐标的数据来进行图件的绘制。从表面上来讲,这样的绘图方法能够让图件的绘制变得更加精准,但在进行实际的操作中会出现很多不方便的地方,比如如果出现断层点,如果依然使用这种绘图方法,就显得很不方便,在实际的绘图工作中,也不可能真正的把断层点的坐标计算出来以后,在使用计算机进行制图。另外在进行实际的海洋地质观察点伤也没有测点控制,在实际的测量中,往往是工作人员利用各种工作测算出各种数据。因此在进行专业海洋质地制图软件的开发时,可以开发出具有手绘功能的软件,这样才能够符合海洋地质制图的实际和工作习惯。可以使用手写版来绘制参数不全的断层等等。当然,在专业软件功能中还要提供比例尺和量角器等,方便制图时进行使用。

4.2完善图层管理功能

包括AUTOCAD等一些通用的地质制图软件,都拥有图层管理功能,完善图层管理功能,并进行充分的利用能够有效的提高海洋地质制图的效率,同时还能够让海洋地质的分析效率得到很大的提高。在海洋地质图中,很多的地质图之间都有联系,如果进行了一个图件的修改,那么其他的图件就必须进行相应的修改。而完善图层管理功能,能够让图件的修改更加方便。同时能够让图纸的更新同步。

海洋技术论文第5篇

海洋在调节全球气候变化,特别是吸收二氧化碳等温室效应气体方面作用巨大。人类活动每年向大气排放的二氧化碳总量达55亿吨,其中约20亿吨被海洋所吸收,陆地生态系统仅吸收7亿吨左右。 通过增加海洋的碳汇能力,发展海洋低碳技术,可以在一定程度上缓解化石能源消费造成的全球气候变化问题,将进一步推进我国经济结构调整,转变经济增长方式,有利于建设资源节约型、环境友好型社会。 海洋覆盖地球表面的70.8%,是地球上最重要的“碳汇”聚集地。据目前测算,地球上每年使用化石燃料所产生的二氧化碳约13%为陆地植被吸收,35%为海洋所吸收,而其余部分暂留存于大气中。 因此,利用海洋的固碳作用,发展海洋低碳技术,对实现我国40%~45%的减排战略目标至关重要。 海洋的碳汇能力 地球上的碳元素主要存在于大气圈、水圈、岩石圈、生物圈中。虽然全球的碳元素主要以碳酸盐岩石的形式存在于地壳中,但其中的碳元素几乎处于静止状态,较少参与碳循环。所以,海洋是除地质碳库外最大的碳库,也是参与大气碳循环最活跃的部分之一,海洋的固碳能力约为4000万亿吨,年新增储存能力约5亿~6亿吨,碳元素在海洋中主要以颗粒有机碳、溶解有机碳和溶解无机碳三种主要形态存在。 海洋在调节全球气候变化,特别是吸收二氧化碳等温室气体效应方面作用巨大。人类活动每年向大气排放的二氧化碳总量达55亿吨,其中约20亿吨被海洋所吸收,陆地生态系统仅吸收7亿吨左右。温室气体引起的全球气候变化,备受国际社会关注。虽然目前就大气中碳浓度增加是否造成全球温度的升高,以及是否会影响到未来的气候变化等问题,在学术界中还存在着广泛的争议。但可以确认:二氧化碳是碳元素在自然界“碳库”之间传输的最主要形式,是人类活动影响气候的最重要的温室气体。因此,通过增加海洋的碳汇能力,发展海洋低碳技术,可以在一定程度上缓解化石能源消费造成的全球气候变化问题,将进一步推进我国经济结构调整,转变经济增长方式,有利于建设资源节约型、环境友好型社会。 通常把吸收大气二氧化碳的区域称为“碳汇”,反之,向大气释放二氧化碳的区域称为“碳源”。二氧化碳在较短时间尺度上(譬如几年甚至几十年)的聚集存储称为“碳汇聚”。在较长时间尺度上(譬如千年以上量级)稳定聚集存储称为“碳固定”。研究表明,自20世纪70年代以来,全球海洋一直是大气二氧化碳的“净汇”。但海洋吸收或释放二氧化碳的能力在不同海域中是非常不均匀的,赤道太平洋是最大的海洋二氧化碳“源”。其原因是该区域富含二氧化碳的水体上升,水温升高,造成海水中二氧化碳向大气释放。全球海洋主要的碳汇区分布在较冷的大洋区域。表层海水温度越低,其吸收二氧化碳的能力越强,碳汇的强度也就越大。北大西洋、北太平洋是大气二氧化碳最重要的碳汇地,原因在于墨西哥湾流和北大西洋暖流将温暖的表层海水向北输送,海水逐渐变冷,从而不断从大气中吸收二氧化碳。南大洋是另一个重要的二氧化碳汇聚区域,那里同样存在寒冷的表层水沉降,且生物生产力较高。由于南大洋上空的持续强风使该海区成为一个完美的温室气体吸收器,南大洋仅占全球海洋面积的6%,但吸收的二氧化碳却占到海洋吸收总量的40%。 中国临近的渤海、黄海、东海和南海按自然疆界为473万平方公里,其海洋生态系统的区域碳循环在全球碳循环过程中占有重要地位。以年为尺度,渤海、黄海、东海、南海均表现为大气二氧化碳的“汇”。海洋科技界比较公认的研究结果为:渤海每年可从大气中吸收284万吨碳,黄海每年吸收900万吨左右,东海可吸收2500万吨,南海可达到2亿吨左右。 海洋的固碳机理 海洋与大气中二氧化碳的界面交换决定于气体分压规律,二氧化碳从高分压向低分压界面转移,而且气体在水中的溶解度随水温降低而升高。因此,海洋在低温水域,大气二氧化碳分压高于表层海水,并借助风驱动的波浪搅动作用,二氧化碳从大气进入海水,在海水中以二氧化碳—碳酸盐体系的形式存储,形成海洋的碳汇;而在高温水域,表层海水二氧化碳分压高于大气二氧化碳的分压时,二氧化碳从海水释放到大气,形成海面碳源。 1. 物理泵 海—气界面的气体交换过程以及二氧化碳从海洋表面向深海输送的水动力过程称为“物理泵

海洋技术论文第6篇

关键词:海洋 交叉 学科 工程

中图分类号: G420 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)11(c)-0103-02

20世纪在对海洋科学的研究上,研究者仍然借用自然科学的理论工具,对海洋进行多方面的研究和探测,先后对海洋物理学、海洋化学、海洋力学、海洋地球科学、海洋生物及海洋工程学等分支学科,及介于上述学科之间的交叉领域的边缘学科;依托海洋科学的海洋技术已成为各国重点发展的高新技术领域。近几十年来,随着海洋事业的全面发展,人类围绕海洋的开发利用和保护以及海洋权益的分割等,出现了不同层次的矛盾和冲突;解决海洋发展的问题,不仅涉及到自然学科的理论和技术,更涉及到了其他学科,如工学、医学、政治学、经济学、法学、管理学、社会学等众多学科领域,也就是说海洋科学的发展已经与13类学科交织成众多的交叉学科和研究领域;如相关文献的海洋学史、海洋科学史、海洋经济学、海洋文化学、海洋管理学、海洋政治地质学、海洋药物、海洋生物医学、海洋环境保护、海洋光学、海洋探测和海洋信息技术等各类研究领域。本文主要讨论海洋科学与其他学科交叉形成的新领域对高校学科影响及发展特色。

海洋科学作为理学的二级学科,是研究发展在海洋中各种自然现象、性质和过程及其变化规律的知识体系,是一门多学科综合性科学;它的研究对象是占地球表面71%的海洋、包括海水、海水中的物质、生物、海底沉积、海底岩石圈、海面的大气边界层和河口海岸带等,它是地球科学的重要组成部分,其主要内容包括海洋中物理、化学、生物和低脂过程,面向海洋资源的开发利用,海洋军事活动等应用研究,数学、力学、物理、化学、生物等基础学科是不断地想海洋科学参透与交叉,信息技术、空间技术、生物技术等在海洋科学的应用不断拓展,形成了新的学科前沿方向和研究热点。

1 海洋科学对人文社科领域的影响

人类在海洋中的生产活动的行为方式和生活方式,塑造了与在陆地生活的不同人文理念,从而形成了以海洋为背景特色的文学艺术特点,其中最为特色的就是妈祖文化,2009年10月,妈祖信仰入选联合国教科文组织人类非物质文化遗产代表作名录,可见海洋文化已经对人类活动有久远的影响。海洋人文的多元化和多样性,从学科的角度主要关注在哲学、文学、历史学、民族学、民俗学和宗教学等方面;传统农业文明和游牧文明是以陆基为本体基础的世界观;海洋人文社会科学的提出,与沿袭传统感知陆地思维的学科理论方法、学术规范,具有狭窄的局限性和鲁棒性,而对海洋问题的自然―社会―经济一体化跨学科综合方法来索解,梳理海洋人文、社会现象的条理和秩序,逐步建立海洋人文社会学科体系,建设好海洋政治学、海洋经济学、海洋社会学、海洋法学、海洋管理学、海洋史学等交叉分支学科;各个学科在一级学科的领域自设海洋交叉二级学科;学习发达海洋国家在前沿领域的理论、概念和方法,吸收他们的建设成果和经验,结合本土化海洋实践的成果和经验,检验和创新新理论,丰富和促进学科建设;需要政府和人文社会科学界的大力支持,加大研究资金投入,鼓励针对我国面临国际重大海洋问题的合共研究和公关,以应用研究推动基础理论研究;扶持海洋人文社会学科研究,将中国海洋文明以独特的演进过程加以考察,总结历史和现实的海洋实践,为国家实施海洋发展战略、促进海洋开发、处理海洋事务服务。

但是海洋人文社会学科仍然是弱势边缘学科,与地域、文化、民俗等因素息息相关,但前景光明;近年来,“海洋社会科学研究”被列入《中华人民共和国海洋行业标准》,因此需要各个高校和科研单位根据各自的优势,发展与海洋社会科学的研究。当前海洋科学在经济学和管理学的融合主要体现在海洋经济和海洋管理;典型的案例是广东海洋大学海洋经济与管理研究中心;而且广东省作为经济大省及拥有多个沿海开放城市,在涉海人文社科领域的研究比较重视和超前,如以广东海洋大学为海洋特色的院校,在教学科研等平台大力投入,建成了一个部级实验教学示范中心-水产科学与技术实验教学示范中心,广东省海洋文化产业研究中心、人文社科重点研究基地等;另外还有海南大学的以热带生物及南海发展为特色的涉海研究领域,建立有国际旅游岛开发研究院、绿色智慧岛协同创新中心、南海法律研究中心等科研基地;而江苏省作为海洋大省,在海洋人文领域的研究一直处于劣势,当前以淮海工学院的徐福文化研究所为代表特色文化研究。

2 海洋科学对工程领域发展的影响

本文涉及的工程领域指的是随着纳米技术、计算机技术、集成电路、互联网、物联网及云计算等新科学技术对传统海洋的影响,传统海洋科学的研究手段因此受到挑战。海洋科学与工学中的一级学科形成了众多的交叉科学,如海洋力学、海洋装备与工程、海洋工程材料技术、水下声学技术、海洋试验技术、海洋遥感技术、水下导航技术、水下运载技术、海底观测技术、航海技术、水动力技术、水下通信与信息系统、海洋信息技术、海岸工程、海洋船舶工程与结构、水下兵器、海洋环境、海洋气象科学等;当然对海洋科学与工学领域学科的交叉学科,仍然没有学术的科学命名及定义,在研究范畴仍然很模糊;在相关领域的研究仍然是以海洋为研究对象,以新技术为技术为手段,研究对海洋领域的认识和改造,提高对以海洋为研究内容的技术手段的发展。

典型的研究机构有中国海洋大学的物理海洋教育部重点实验室、海底科学与探测技术教育部重点实验室、海洋化学理论与工程技术实验室、海洋信息技术教育部工程研究中心等;厦门大学的近海海洋环境科学国家重点实验室、水生通信与海洋信息技术教育部重点实验室、热带海洋研究所,及江苏省海洋信息技术中心等。

另外海洋运输学科也是工程领域中关键的内容,主要集中在海运船舶与工程、港口与海岸工程、海洋物流等领域,这类学科有着明显的地域特色,人才需求主要分布在沿海开放或长江流域的城市;这类学科的海洋工程应用特别明显,设计船舶领域中多项学科,如材料学、船舶设计、水下通信、水下运输、水下探测;海岸工程涉及土木工程、建筑设计、港通方面,典型的院校如哈尔滨工程大学的船舶工程学院,西北工业大学的航海学院,厦门大学、江苏科技大学等。

3 海洋科学对农医学科的影响

海洋中有数以万计的动植物,在对海洋生物的研究中至少可以获得以下三种效益:第一研究海生生物的生命形式,了解基本生理过程,能够通过生物的生命体征研究地球海洋的演变和特征,有利于对人类的海洋活动和水生生物发展;第二对于各种海洋生物的有效化学物质的研究,作为有用的生理药物学研究工具,能够更深入了解各种生命过程中的分子基础;第三发现可作为药物的新化学物质,开辟新的药物源;因此催生了新的交叉学科,即海洋药物和海洋生物医学。

海洋水产及养殖、海洋捕捞是海洋农学的主要内容,但是由于长期的过度捕捞及海洋环境的恶化,渔业资源日趋衰退,因此近海水产养殖相关方向仍是主要关键内容;沿海各省都有海洋与渔业局等相关单位,统一部署和发展海洋渔业发展,国内学者对海洋渔业资源的研究主要集中在生物群落结构、稠作业类型资源监测和资源评估等方面。典型的研究机构有中国海洋大学的教育部重点实验室,如海洋生物遗传学与育种、海水养殖、海洋药物;农业部水产动物营养与饲料重点实验室、海洋食品工程技术研究中心等;厦门大学的海洋生物医学工程研究中心、海洋微生物新药工程研究中心等;广东海洋大学水产经济动物病害控制省点实验室等;江苏省海洋生物技术重点实验室和海洋资源开发研究院等。

4 结语

海洋科学对其他学科及研究领域的影响还很多,但是从学科建设的角度来讲,海洋跨学科或交叉学科对学科发展有着无法限量的前景,尤其对涉海高校或者沿海城市高校的发展是一个难得契机;随着国家对海洋战略的重视,当前国际政治与形式在海洋环境的不断变化,海洋科学交叉研究的余显必要性、迫切性和重要性。

参考文献

[1] 王续琨,庞玉珍.海洋科学的学科结构和发展对策[J].大连理工大学学报:社会科学版,2006(27):29-33.

[2] 李果,郑卫东.高校海洋学科发展要素探析[J].中国农业教育,2010(2):29-32.

[3] 陈涛.海洋社会学学科发展面临的挑战及其突破[J].中国海洋大学学报:社会科学版,2012(2):1-7.

[4] 杨国桢.论海洋人文社会科学的兴起与学科建设[J].中国经济史研究,2007(3):107-114.

海洋技术论文第7篇

关键词:海洋经济;劳动力;对外开放

中图分类号:P72 文献识别码:A 文章编号:1001-828X(2016)006-000-01

一、引言

海洋经济是指开发利用海洋的各类产业及其相关活动的总和。20世纪90年代以来,中国的海洋经济保持了高速发展,但也存在着发展不平衡的问题。在世界范围内,我国是海洋大国,但远不是海洋强国,由于人口众多,我国的人均海洋资源远低于世界平均水平。我国海洋经济虽然展现出较强劲的发展势头,但海洋经济的发展是以海洋资源高开采、低利用、高排放为代价,粗放型发展方式使得海洋资源和海洋经济发展不平衡的问题日益凸显。正确认识海洋经济发展不平衡问题及其影响因素,正确处理海洋经济与社会经济发展的关系,成为我国建设海洋强国的重中之重。

二、文献综述

在海洋经济发展影响因素方面,韩增林 、栾维新 等提出生产要素禀赋、产业集聚性、政府政策和外商投资是影响海洋经济发展的主要因素。张耀光 运用洛伦兹曲线,定量分析我国沿海地区海洋产业以及海洋三次产业结构的空间集聚与扩散程度,提出海洋产业结构差异和海洋产业集聚是海洋经济发展区域差异的主要来源。马志荣 等从理论上分析了海洋经济发展影响因素,包括产业结构,科技发展,生态污染和海洋经济资金投入。

三、海洋经济发展影响因素

(一)经济基础

任何一个区域的经济发展水平的变化都与其经济基础密切相关。经济基础较好的地区集聚了有利于海洋经济高速发展的资本、技术、人力资源等要素.首先,高经济水平为新兴产业发展奠定经济基础。其次,高经济水平常伴随高技术水平,高新技术广泛应用于海洋经济领域,促进了海洋产业的发展。相反,经济基础较差的地区因为缺乏资金、先进技术、人力资源,从而限制了海洋经济发展。

(二)产业结构

海洋产业结构指各海洋产业的构成及各产业之间的联系和比例关系。产业结构演进的内涵是经济资源不断从传统产业向新兴产业转移,生产要素流动带来的资源配置优化推动了经济增长,从现代市场经济的动态发展历程来看,经济增长与产业结构的转变是有机统一的。产业结构理论认为产业结构合理化和高级化是经济快速可持续发展的重要驱动力。

(三)劳动力

新古典经济增长理论认为劳动力是驱动经济增长的主要因素之一。物质资料生产过程是劳动力作用于生产资料的过程,任何生产活动都离不开劳动力。此外,海洋劳动力数量是地区海洋经济繁荣的重要标志,地区海洋经济越繁荣,它所能吸引和容纳的劳动力数量越多。同时,我国大量廉价的劳动力,为海洋产业的发展提供了源动力,我国海洋经济以第一产业为主导产业,传统的渔盐产业属于劳动密集型产业,对劳动力的需求较大,而我国廉价的劳动力满足了渔盐产业的需求,因此劳动力对我国海洋经济发展的影响较大。但随着经济技术的发展、产业结构升级,使得海洋经济发展对劳动力的依赖性将会大大降低。

(四)科技创新

海洋产业是以科技创新为支撑的科技产业,科技创新能力的不断进步和发展是海洋经济保持和提高竞争力的源泉。在海洋科学技术与海洋经济可持续发展相协调的情况下,海洋科学技术水平越高,对海洋经济可持续发展的贡献越大。新经济增长理论指出技术进步是经济长期增长的内生源泉,科技创新作为技术进步的一种表现形式,必定会对海洋经济产生影响。海洋经济发展对科学技术有巨大的依赖性,一方面,科技创新可以推动科学技术进步,提高生产技术效率。另一方面,科技创新促进传统海洋产业改革,促使新的海洋产业和产业部门形成,推动海洋产业结构调整和升级。

(五)对外开放度

对外开放度表现了地区经济与区外、境外经济联系的紧密程度,是衡量地区从外部汲取要素以及与外部进行交流的能力。在开放型经济中,一国参与国际分工和交换深度较大,要素(资本、人力)、商品与服务可以较自由地跨国界流动,从而实现最优资源配置和最高经济效率。沿海地区作为对外开放最直接的门户,其对外开放程度的高低对海洋经济发展具有重要影响,对外开放有利于资金流动,技术和人才的引进,增加了区域合作机会,对海洋经济增长具有促进作用。但外商投资主要是由于我国丰富的海洋资源,长期对海洋资源的开发利用,会导致我国海洋资源逐渐匮乏,阻碍海洋经济的增长。

四、政策建议

21世纪是海洋的世纪,海洋具有丰富的资源,充分利用海洋资源可以有效地缓解人类面临的资源短缺问题。因此,为实现我国建设“海洋强国”的目标,应抓好传统海洋产业建设,大力发展海洋二、三产业,推动新兴产业发展,促进传统产业与新兴产业的融合,优化产业结构,促进海洋经济长期稳定发展。加大海洋高新技术的研发力度,提高科技创新能力,重视培养和造就海洋科技人才,优化海洋科研人才结构,以高新技术带动海洋经济发展。统筹海域与陆域的发展,统筹海洋发展的区域合作,实现海陆一体化,以利于资源的合理配置与有效利用,进而促进海洋经济的发展。经济全球化趋势使得国际间的合作交流更加频繁,应适当增加海洋经济的开放程度,以促进海洋经济发展;同时应注意海洋对于国家战略的重要地位,在确保国家安全的前提下,适当增加开放程度。

参考文献:

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