本文以最近10多年的赤潮典型事件、研究進(jìn)展為主要依據(jù)，綜合論述了國(guó)內(nèi)外赤潮發(fā)生的新特點(diǎn)。分別從組學(xué)技術(shù)、食品安全與公共健康、赤潮生物學(xué)、赤潮監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、赤潮應(yīng)急處置等幾方面，介紹了目前國(guó)際上該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文還回顧了我國(guó)赤潮研究的主要發(fā)展歷程，結(jié)合科技部2017年啟動(dòng)的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“我國(guó)近海致災(zāi)赤潮形成機(jī)理、監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)及評(píng)估防治技術(shù)”項(xiàng)目，展望了我國(guó)赤潮研究的未來發(fā)展趨勢(shì)。
從科學(xué)上講，赤潮是由于海洋中微型浮游生物快速增殖、聚集，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能破壞的一種生態(tài)異?，F(xiàn)象。由于這種現(xiàn)象常常伴隨著海水顏色的改變，以紅色為常見，故稱之為赤潮。實(shí)際上，這種海水顏色的改變與赤潮生物的顏色、密度等因素有關(guān)，所以通常我們所說的赤潮并非都是紅色。為了更科學(xué)地描述這一生態(tài)異常現(xiàn)象，目前國(guó)際上更多稱其為有害藻華(Harmful Algal Blooms，HABs)(Berdalet et al，2017)。有害藻華包括了各種藻華現(xiàn)象，如海水、淡水、大型藻、微型藻以及浮游和底棲藻等，本文中的赤潮主要指那些發(fā)生在海水中由微型藻形成的有害藻華。
1 國(guó)內(nèi)外赤潮發(fā)生的新特點(diǎn)
作為一種海洋生態(tài)系統(tǒng)中的異?，F(xiàn)象，赤潮自古有之。據(jù)記載，最早描述海洋中赤潮現(xiàn)象是出自于圣經(jīng)中的《出埃及記(7：20，21)》，將赤潮描繪為古埃及的一種災(zāi)難。進(jìn)入 17世紀(jì)，赤潮現(xiàn)象越來越多地被科學(xué)記載和描述：例如 1828年發(fā)生在秘魯沿岸的赤潮導(dǎo)致大量海鳥死亡(Rojas de Mendiola，1979)；1832年 Darwin(1839)在智利近海發(fā)現(xiàn)的紅色中縊蟲(Mesodinium rubrum)赤潮現(xiàn)象等等。由此可見，赤潮是一種海洋中存在已久的自然現(xiàn)象，如同人體的免疫功能，是海洋生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)整的一種方法。但是，進(jìn)入 20世紀(jì)，隨著人類社會(huì)的發(fā)展、人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境影響的增加，導(dǎo)致赤潮發(fā)生的原因發(fā)生了根本的變化，已從海洋生態(tài)系統(tǒng)一種自我調(diào)整的正常自然現(xiàn)象，演變?yōu)樵谌祟惢顒?dòng)脅迫下、頻繁發(fā)生的異常生態(tài)災(zāi)害(圖 1)。特別是近年來，在全球變化的大背景下，赤潮災(zāi)害遍布全球，呈現(xiàn)愈演愈烈的態(tài)勢(shì)，已經(jīng)成為制約近海經(jīng)濟(jì)發(fā)展、威脅人類食品安全、破壞海洋生態(tài)系統(tǒng)的典型海洋生態(tài)災(zāi)害(圖2)。
例如，2015年北起美國(guó)北部的阿拉斯加、南至墨西哥沿岸暴發(fā)了前所未有的大規(guī)模擬菱形藻赤潮，海水中的神經(jīng)性毒素軟骨藻酸(Domoic acid)突破歷史記錄，導(dǎo)致美國(guó)政府長(zhǎng)時(shí)間禁止商業(yè)捕撈太平洋大竹蟶(Pacific razor clam)、太平洋黃道蟹(Rock crab)、珍寶蟹(Dungeness crab)等海洋生物(McCabe et al，2016)。2017年10月美國(guó)佛羅里達(dá)近海暴發(fā)了近十年來持續(xù)最久、災(zāi)情最嚴(yán)重的短凱倫藻[Karenia brevis，原稱為短裸甲藻(Gymnodinium breve)]赤潮(Soto et al，2018)，持續(xù)時(shí)間達(dá)15個(gè)月之久，截至2018年8月當(dāng)?shù)卣亚謇砗┥弦虺喑彼劳龅暮Ｑ笊飪汕Ф鄧?鳳凰美洲，2018)。類似的赤潮災(zāi)害還包括2016年發(fā)生在南美智利近海的鏈狀亞歷山大藻(Alexandrium catenella)赤潮和 Pseudochattonella verruculosa赤潮等，造成了智利近海養(yǎng)殖業(yè) 10多億美元的經(jīng)濟(jì)損失(Mascare?o et al，2018)。
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圖1 1830—2017年中國(guó)近海赤潮記錄次數(shù)(Ho et al，1991；周名江等，2001；國(guó)家海洋局，1989—2017)
Fig.1 Number of red tide records in China offshore waters from 1830 to 2017
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圖2 1970年到2005年麻痹性貝類毒素(PSP)分布在全球擴(kuò)展情況(Anderson，2009)
Fig.2 The global expansion in the distribution of PSP toxins during1970—2005(Anderson，2009)
在我國(guó)，最早的赤潮記錄是 1933年發(fā)生在浙江沿海一帶夜光藻和骨條藻赤潮(周名江等，2001)，進(jìn)入20世紀(jì)70—80年代，赤潮記錄次數(shù)呈幾何倍數(shù)增長(zhǎng)。特別是2000年以來增長(zhǎng)趨勢(shì)更加明顯，至2010年僅僅10年間的赤潮記錄次數(shù)高達(dá)800多次(圖1)，比 1952—1998年 46年間的 322次增加了近 3倍；2000—2017年赤潮累計(jì)暴發(fā)面積達(dá)到 21萬平方公里(國(guó)家海洋局，1989—2017)。盡管赤潮記錄次數(shù)的增加與我國(guó)赤潮監(jiān)測(cè)體系的建立與不斷完善有關(guān)，但還是反映出近海赤潮的暴發(fā)次數(shù)與我國(guó)沿海經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)存在一定的相關(guān)性，折射出當(dāng)今赤潮的發(fā)生已不是海洋生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)整的自然現(xiàn)象，而是人類活動(dòng)干擾下近海生態(tài)系統(tǒng)不斷退化的一種信號(hào)。進(jìn)一步證明了人類活動(dòng)是當(dāng)今近海赤潮頻發(fā)的主要幕后推手。
縱觀赤潮發(fā)生和發(fā)展歷史，目前赤潮的暴發(fā)顯示出很多新特點(diǎn)。
1.1 暴發(fā)規(guī)模加大
上文提到的2015年在北美洲西海岸暴發(fā)的擬菱形藻赤潮充分顯示出這一特點(diǎn)，該赤潮6月份在加州近海開始形成，逐漸向北蔓延，至8月份已蔓延至加拿大不列顛哥倫比亞省的北部沿海(圖 3)，其規(guī)模之大前所未有。研究者們將其歸咎于氣候變化引起的反常的海水溫度升高，將赤潮的暴發(fā)與全球氣候變化緊密地聯(lián)系在了一起。從另外一個(gè)角度也說明，富營(yíng)養(yǎng)化已成為當(dāng)今全球近海一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)，赤潮物種已成為富營(yíng)養(yǎng)化環(huán)境中普遍存在的“隱患”，在其他環(huán)境因子適宜的條件下，赤潮原因種就像星星之火可以燎原一樣，不斷“傳染”和蔓延，從以前的只是局部暴發(fā)，發(fā)展到現(xiàn)在成片、大規(guī)模暴發(fā)的態(tài)勢(shì)。
1.2 持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)
2017年10月發(fā)生在美國(guó)佛羅里達(dá)近海的短凱倫藻赤潮持續(xù)了 15個(gè)月，被稱為近十年來持續(xù)最久的赤潮。但是就在 2005年，佛羅里達(dá)近海發(fā)生了一次持續(xù) 18個(gè)多月的赤潮，稱之為佛羅里達(dá)有記錄以來持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的赤潮(Glibert et al，2018)。當(dāng)今赤潮持續(xù)時(shí)間動(dòng)輒幾個(gè)月甚至一年，與以前報(bào)道的赤潮暴發(fā)幾天、幾周相比發(fā)生了明顯的變化。導(dǎo)致該變化的原因很多，除了氣候因素之外，充足的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充應(yīng)是其維持生長(zhǎng)的必要條件，由此也反映出近海富營(yíng)養(yǎng)化程度的加重應(yīng)是其主要原因之一。
圖3 美國(guó)國(guó)家海洋大氣局2015年6月20日到9月7日對(duì)加利福尼亞州南部到不列顛哥倫比亞省北部近海海域浮游植物豐度和軟骨藻酸的航次調(diào)查(McCabe et al，2016)
Fig.3 A research cruise aboard the National Oceanic and Atmospheric Administration(NOAA)Ship Bell M.Shimada from 20 June to 7 September sampled phytoplankton abundance and pDA from southern California to northern British Columbia(McCabe et al，2016)
注：a.表層水中顆粒態(tài)軟骨藻酸pDA的豐度；b.表層水中擬菱形藻的豐度；c.6月24日在取樣點(diǎn)濃縮后的樣品以及顯微鏡觀察圖像
1.3 致災(zāi)效應(yīng)加重
近海地區(qū)通常是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)和集中的區(qū)域，隨著全球經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，赤潮給各個(gè)沿海國(guó)家?guī)淼奈：π?yīng)也明顯加重。例如，智利是全球第二大三文魚出口國(guó)，2016年因赤潮導(dǎo)致全國(guó)12%的養(yǎng)殖三文魚死亡(León-Mu?oz et al，2018)，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá) 10多億美元，給智利近海養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生了極大的影響，并由此引發(fā)社會(huì)動(dòng)亂。2012年5月至6月，中國(guó)福建近岸海域發(fā)生米氏凱倫藻(Karenia mikimotoi)赤潮，影響面積近 300km2，導(dǎo)致養(yǎng)殖鮑魚大面積死亡，經(jīng)濟(jì)損失達(dá) 20億元人民幣，創(chuàng)了當(dāng)時(shí)中國(guó)近海因赤潮導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失之最(林佳寧等，2016)。上述致災(zāi)效應(yīng)加重除了與當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展有關(guān)之外，還與目前赤潮發(fā)生種類向甲藻類、有毒藻類演變有關(guān)，由此導(dǎo)致的人類中毒現(xiàn)象也時(shí)有報(bào)道(新華網(wǎng)，2017)，給食品安全和公共健康帶來嚴(yán)重威脅。另外，由于一些赤潮藻可以形成較大的具有黏性的囊體(如球形棕囊藻)能夠堵塞核電冷源系統(tǒng)，近年來赤潮又成為威脅近海核電冷源安全的新隱患(Yu et al，2017)。
1.4 全球擴(kuò)張明顯
全球氣候變化與全球一體化加劇了赤潮災(zāi)害在全球范圍的傳播與擴(kuò)散。越來越多的證據(jù)表明隨著全球溫度的升高，暖水種的赤潮生物分布會(huì)得到進(jìn)一步擴(kuò)展，赤潮暴發(fā)的窗口期會(huì)提前和加大(Hallegraeff，2010)，其結(jié)果不僅會(huì)導(dǎo)致赤潮發(fā)生的頻次增加，而且發(fā)生規(guī)模也會(huì)加大，2015年北美西海岸大規(guī)模擬菱形藻赤潮就說明了這一點(diǎn)(McCabe et al，2016)。1985年由海金藻綱的抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)、Aureoumbra lagunensis等引發(fā)的褐潮首次出現(xiàn)于美國(guó)東北部的一些沿海海灣，后來又于1997年在南非的薩爾達(dá)尼亞灣暴發(fā)；2009年我國(guó)秦皇島海域暴發(fā)的以抑食金球藻為優(yōu)勢(shì)種的褐潮使中國(guó)成為世界上第三個(gè)受其影響的國(guó)家(Zhang et al，2012)。根據(jù)目前的研究結(jié)果，這些赤潮生物均來自于相同物種，折射出全球一體化也加劇了赤潮在全球范圍的擴(kuò)散。
2 國(guó)際赤潮研究主要計(jì)劃與研究熱點(diǎn)
2.1 國(guó)際赤潮研究主要計(jì)劃
赤潮問題引起了全球的關(guān)注，1998年聯(lián)合國(guó)教科文組織(UNESCO)和海洋研究科學(xué)委員會(huì)(SCOR)共同發(fā)起了有害藻華全球生態(tài)與海洋學(xué)計(jì)劃(GEOHAB)(Glibert et al，2018)，協(xié)調(diào)全球范圍內(nèi)有害藻華生態(tài)學(xué)及藻華生物生理學(xué)、遺傳特性等方面的研究。GEOHAB計(jì)劃的核心任務(wù)是支持國(guó)際間合作，通過比較不同海域的赤潮，研究各種海洋環(huán)境中赤潮物種的關(guān)鍵特征及種群動(dòng)力學(xué)等。該計(jì)劃共設(shè)置5個(gè)研究主題：生物多樣性和生物地理學(xué)；營(yíng)養(yǎng)和富營(yíng)養(yǎng)化；適應(yīng)策略；比較分析方法；觀測(cè)、建模和預(yù)測(cè)。除此之外，GEOHAB與地區(qū)、國(guó)家、國(guó)際等不同層次的研究計(jì)劃互動(dòng)和合作，包括全球海洋觀測(cè)系統(tǒng)(GOOS)、美國(guó)的有害藻華的生態(tài)和海洋研究計(jì)劃(ECOHAB)、歐洲有害藻華計(jì)劃(EUROHAB)以及我國(guó)的有害藻華計(jì)劃(CEOHAB)(Glibert et al，2018)。GEOHAB 對(duì)國(guó)際赤潮研究產(chǎn)生了很大影響，截至 2016年，共產(chǎn)生了1000多篇相關(guān)學(xué)術(shù)論文。
2013年GEOHAB計(jì)劃結(jié)束以后，鑒于有害藻華暴發(fā)的新趨勢(shì)和新特點(diǎn)，聯(lián)合國(guó)教科文組織(UNESCO)和海洋研究科學(xué)委員會(huì)(SCOR)繼續(xù)支持形成了全球有害藻華計(jì)劃(GlobalHAB)。該計(jì)劃除了吸收 GEOHAB計(jì)劃的關(guān)注點(diǎn)外，還聚焦于有害藻華的各種新變化，增加了對(duì)淡水和咸淡水有害藻華、更寬泛的藻華物種(包括底棲藻類、藍(lán)藻、大型藻類)以及對(duì)社會(huì)的影響(人類健康、社會(huì)文化、經(jīng)濟(jì)沖擊)等方面的內(nèi)容(Berdalet et al，2017)。GlobalHAB 強(qiáng)調(diào)利用學(xué)科交叉研究不同水體系統(tǒng)中各種類型的有害藻華。為了應(yīng)對(duì)近年來藻華暴發(fā)和藻華研究領(lǐng)域的進(jìn)展，GlobalHAB計(jì)劃在GEOHAB計(jì)劃的基礎(chǔ)上增加了7個(gè)新研究主題，包括毒素、淡水HABs和藍(lán)藻HABs、底棲 HABs、HABs與水產(chǎn)養(yǎng)殖、HABs與健康和經(jīng)濟(jì)、氣候變化與HABs。
2.2 目前國(guó)內(nèi)外赤潮研究的主要熱點(diǎn)
2.2.1 組學(xué)技術(shù)(Omics)在赤潮研究中的應(yīng)用 自20世紀(jì)70年代DNA測(cè)序技術(shù)發(fā)明以來，人們就發(fā)現(xiàn)該技術(shù)可以用于代替形態(tài)特征的分子標(biāo)記(Fox et al，1977)，進(jìn)而發(fā)展形成了能夠表征物種特征的DNA條碼(Hebert et al，2003)，很大程度上改寫了包括藻類物種在內(nèi)的真核生物分類(Adl et al，2019)。近10年來，國(guó)際上已經(jīng)形成各類分子標(biāo)記數(shù)據(jù)庫(kù)，包括藻類細(xì)胞器 16S rDNA 數(shù)據(jù)庫(kù) PhytoREF(Decelle et al，2015)、核糖體18S rDNA數(shù)據(jù)庫(kù)PR2(Guillou et al，2013)和 EukRef(del Campo et al，2018)，以及 ITS2 數(shù)據(jù)庫(kù)(Koetschan et al，2010)和 SILVA 數(shù)據(jù)庫(kù)(Quast et al，2013)，還有專門針對(duì)甲藻核糖體基因 18S rDNA的數(shù)據(jù)庫(kù) DINOREF(Mordret et al，2018)等。這些不斷完善的分子標(biāo)記數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)建立了物種與分子標(biāo)記之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，為物種鑒定、發(fā)現(xiàn)新物種、跟蹤有害藻華物種的組成、分布、動(dòng)態(tài)變化奠定了逐步堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
隨著測(cè)序技術(shù)的更新?lián)Q代，極大推動(dòng)了藻類物種的宏基因組學(xué)研究，包括利用 16S rDNA 和 18S rDNA等分子標(biāo)記，研究藻類物種的空間分布、隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化、物種穩(wěn)定性(resilience)、相互間的作用(De Vargas et al，2015；Ser-Giacomi et al，2018)，以及赤潮暴發(fā)規(guī)律和機(jī)理等(Fuhrman et al，2015)。比如，Tara Oceans項(xiàng)目完成了對(duì)全球海域的海水樣本的分析，發(fā)現(xiàn)了大量新物種、新基因(De Vargas et al，2015；Ser-Giacomi et al，2018)。近年來，包括 PacBio 測(cè)序技術(shù)(Schloss et al，2016；Tedersoo et al，2018)和 Oxford Nanopore 測(cè)序技術(shù)(Benítez-Páez et al，2016；Calus et al，2018)的第三代單分子 DNA測(cè)序技術(shù)成功用于測(cè)定全長(zhǎng)分子標(biāo)記序列，使宏基因組學(xué)方法達(dá)到了可以分辨不同物種以及相同物種的不同株系水平。不過由于真核藻類的基因組比較大，迄今為止，已構(gòu)建參考基因組的赤潮物種還不多(賴曉娟等，2013；Casabianca et al，2017)。甲藻類物種的全基因組構(gòu)建困難更大，已完成的有限幾種甲藻均是基因組比較小的物種(LaJeunesse et al，2005；Lin et al，2015)。利用上述方法和思路研究有害藻華物種的組成和動(dòng)態(tài)變化，構(gòu)建赤潮物種的參考基因組是未來非常重要、具有挑戰(zhàn)性的研究?jī)?nèi)容(Sibbald et al，2017)。
近10年來，利用轉(zhuǎn)錄組(transcriptomics)和宏轉(zhuǎn)錄組(metatranscriptomics)方法研究赤潮物種的生長(zhǎng)、增殖以及對(duì)各種環(huán)境因子的響應(yīng)，也是一個(gè)熱點(diǎn)研究領(lǐng)域(Caron et al，2017)。國(guó)際海洋真核微生物轉(zhuǎn)錄組項(xiàng)目(MMETSP)計(jì)劃完成650個(gè)藻類轉(zhuǎn)錄組的構(gòu)建，其中包括若干赤潮物種(Keeling et al，2014)。Ji等人(2018)通過宏轉(zhuǎn)錄組方法，研究了赤潮異彎藻暴發(fā)過程中藻類物種組成和基因表達(dá)變化，觀察到可溶性有機(jī)磷(DOP)吸收相關(guān)的基因表達(dá)迅速上調(diào)，并伴隨吞噬食性相關(guān)基因上調(diào)，發(fā)現(xiàn)混合食性在赤潮暴發(fā)過程中的重要性。有證據(jù)表明，基因的表達(dá)和功能比物種組成更能決定浮游生物群落的特性(Rynearson，2017)，這也為研究有害藻華暴發(fā)提供了方法和思路。
基于質(zhì)譜分析的蛋白組(proteomics)和宏蛋白組(metaproteomics)可以高通量跟蹤赤潮物種中蛋白質(zhì)產(chǎn)物的表達(dá)和功能。與轉(zhuǎn)錄組和宏轉(zhuǎn)錄組分析相比，蛋白組和宏蛋白組分析更加準(zhǔn)確地反映藻類細(xì)胞的組成和功能(Wang et al，2014；Morse et al，2018)，可以用于驗(yàn)證宏轉(zhuǎn)錄組結(jié)果(Tse et al，2018)。所以，蛋白組和宏蛋白組方法被廣泛用于研究赤潮物種合成毒素的機(jī)理、對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)等。但是由于蛋白組分析方法需要比較多的蛋白質(zhì)量，而不能有效地(類似PCR擴(kuò)增DNA的方法)擴(kuò)增蛋白質(zhì)，加上蛋白組分析依賴高質(zhì)量相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)，導(dǎo)致蛋白組學(xué)方法的應(yīng)用發(fā)展較慢(Wang et al，2014)。隨著更多赤潮物種的基因組得到構(gòu)建和數(shù)據(jù)庫(kù)的完善，蛋白組學(xué)方法也將會(huì)更多地用于赤潮研究。
2.2.2 食品安全與公共健康 赤潮暴發(fā)除了因高生物量而對(duì)生態(tài)環(huán)境和其他生物產(chǎn)生影響之外，一些赤潮生物產(chǎn)生毒素也對(duì)人類和其他生物造成巨大的威脅(van Dolah，2000)。所以，長(zhǎng)期以來赤潮對(duì)食品安全與人類健康的影響也是人們所關(guān)注的熱點(diǎn)問題。
迄今為止，已經(jīng)從包括甲藻、硅藻、藍(lán)藻等赤潮物種中分離出 200多種毒素，包括腹瀉性貝類毒素(DSP)、氮雜螺環(huán)酸毒素(AZP)、神經(jīng)性貝類毒素(NSP)、西加魚毒素(CFP)、麻痹性貝類毒素(PSP)、河豚毒素(TTX)、失憶性貝類毒素(ASP)等(Daguer et al，2018)。不同類型的毒素具有不同的致毒機(jī)理，造成的危害也不相同，所以研發(fā)不同種類的參考毒素(即有證參考物質(zhì)，certified reference material，CRM)、定量分析各種毒素的毒性當(dāng)量因子(Daguer et al，2018)十分重要。至今國(guó)際上已有40余種有證參考物質(zhì)，但西加魚毒素、神經(jīng)貝類毒素等有證參考物質(zhì)尚匱乏，亟待加強(qiáng)研發(fā)。
針對(duì)藻毒素的分析方法很多，包括動(dòng)物模型分析方法、細(xì)胞分析方法、受體(離子通道、谷氨酸受體、乙酰膽堿受體、石房蛤毒素結(jié)合蛋白等)結(jié)合分析方法、酶抑制性分析方法、細(xì)胞毒性分析、分子結(jié)構(gòu)分析方法、HPLC、LC-MS、LC-MS/MS、毛細(xì)管電泳等分析方法。其中，對(duì)藻毒素檢測(cè)最有效的方法是液相質(zhì)譜聯(lián)用檢測(cè)技術(shù)(LC-MS/MS)，該方法對(duì)發(fā)現(xiàn)新毒素起到了重要作用(Daguer et al，2018；Rutkowska et al，2019)。除化學(xué)分析方法外，目前分子生物學(xué)方法(包括DNA微陣列、定量PCR方法、全基因組測(cè)序)常常被用于研究藻毒素的合成，分析參與毒素合成的基因和生物通路(Zhang et al，2015)。
在毒素作用機(jī)理方面，利用老鼠作為模式動(dòng)物的傳統(tǒng)思路已經(jīng)逐步被淘汰，魚、牡蠣幼體、細(xì)胞系(如人小腸細(xì)胞系 HT-29)已經(jīng)成為比較普遍的研究對(duì)象。但是，利用組學(xué)方法研究赤潮藻毒素的作用機(jī)理還比較少，應(yīng)該是未來重要的發(fā)展方向。
藻毒素的綜合利用也是目前的一個(gè)研究熱點(diǎn)，一些海洋藍(lán)藻合成的毒素正在被開發(fā)成為有效的藥物(Sathasivam et al，2017)。比 如，藍(lán) 藻 Moorea bouillonii合成的 apratoxins和 Symploca sp.合成的carmaphycins被證明具有抗癌活性。其他毒素包括石房蛤毒素(saxitoxin)、河豚毒素(tetrodotoxin)、裸藻毒素(brevetoxin)、螺環(huán)內(nèi)脂毒素(spirolide)、西加魚毒素和軟骨藻酸等神經(jīng)毒素，都在被開發(fā)成包括止疼藥在內(nèi)的藥物。
2.2.3 赤潮生物分類、生活史等基礎(chǔ)生物學(xué) 傳統(tǒng)的赤潮生物分類主要根據(jù)其形態(tài)學(xué)特征，分子生物學(xué)技術(shù)的引入推動(dòng)了赤潮物種分類的發(fā)展(Hebert et al，2003；Leliaert et al，2014)。近年來，赤潮物種分子分類方法具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：第一，不同分子標(biāo)記用于分類不同類別的赤潮物種(Moniz et al，2010；Mordret et al，2018)；第二，利用更長(zhǎng)的分子標(biāo)記(包括全長(zhǎng)18S rDNA和28S rDNA序列)替代段片段分子標(biāo)記；第三，多個(gè)分子標(biāo)記替代單一分子標(biāo)記，提高物種分辨率(Glaeser et al，2015；Leliaert et al，2017)；第四，分子標(biāo)記與形態(tài)、生理特征相結(jié)合，提高分類準(zhǔn)確性。分子分類方法的建立，使赤潮物種的分類逐步完善，分辨率也逐步提高。一方面發(fā)現(xiàn)很多新的有害藻華物種，包括發(fā)現(xiàn)很多赤潮物種事實(shí)上是“復(fù)合種”(species complex)，即代表很多不同形態(tài)相似的“隱種”(cryptic species)(Dolan，2016)。比如，赤潮物種塔瑪亞歷山大藻事實(shí)上是 5個(gè)“隱種”的復(fù)合種：A.fundyense，A.mediterraneum，A.tamarense，A.pacificum 和 A.australiense(John et al，2014)。因此，分子分類方法建立后，赤潮物種的分類逐步完善，分辨率也逐步提高，發(fā)現(xiàn)了更多的物種，這個(gè)趨勢(shì)還將繼續(xù)。另一方面，很多基于形態(tài)分類的不同赤潮物種，被證明是相同的物種在不同地理位置、不同生態(tài)環(huán)境、不同生活史階段的不同表現(xiàn)，導(dǎo)致同一個(gè)物種可能具有多個(gè)不同名稱，大大高估了赤潮物種的數(shù)目(Caron et al，2019)。分子分類方法的引入，逐步解決了這些物種分類冗余問題(Dolan，2016；Leliaert et al，2017)。
赤潮生物一般都具有比較復(fù)雜的生活史。根據(jù)生活史的差異，赤潮生物還可以分為終生浮游生物(holoplankton)，即整個(gè)生活史均為浮游階段(如擬菱形藻)；階段性浮游生物(meroplankton)，即除浮游階段外還包括其他階段的生活史，例如可以形成孢囊(cyst)，沉降在底質(zhì)中等(Figueroa et al，2018)。在過去10年中，越來越多的赤潮生物被發(fā)現(xiàn)可以形成休眠孢囊(Ellegaard et al，2018)，改變了人們對(duì)這些赤潮生物生活史的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，也為赤潮的形成與預(yù)測(cè)提供新的判斷依據(jù)。除此之外，藻-藻/藻-菌相互作用、營(yíng)養(yǎng)動(dòng)力學(xué)等相關(guān)問題對(duì)赤潮的發(fā)生和演變都具有重要作用，也不斷受到人們的關(guān)注(S?renson et al，2019；Lawson et al，2018)。
2.2.4 赤潮監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)與模型研究 準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)海域中赤潮物種和毒素的動(dòng)態(tài)變化是預(yù)測(cè)、治理赤潮的基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)外對(duì)赤潮的監(jiān)測(cè)已經(jīng)有了相關(guān)的技術(shù)規(guī)程，主要包括赤潮生物、藻毒素、水域富營(yíng)養(yǎng)化以及一些常規(guī)理化、生物、水文和氣象等參數(shù)(中華人民共和國(guó)國(guó)家海洋局，2005；Anderson et al，2001)。隨著國(guó)際上海洋監(jiān)測(cè)技術(shù)水平的整體提高，赤潮監(jiān)測(cè)技術(shù)也得到了快速的發(fā)展，一些新的方法和技術(shù)不斷應(yīng)用到赤潮監(jiān)測(cè)中，以滿足赤潮監(jiān)測(cè)快速、靈敏、可靠的要求。如在原有光學(xué)顯微鏡基礎(chǔ)上，又發(fā)展了針對(duì)赤潮生物的流式細(xì)胞儀、特征色素等分析方法，以及基于抗體、原位熒光雜交(FISH)、生物傳感器、定量 PCR等分子生物學(xué)方法，研發(fā)了相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)分析設(shè)備、試劑盒以及浮標(biāo)系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)了一些典型赤潮生物的快速識(shí)別和原位檢測(cè)(Doucette et al，2018)。
遙感技術(shù)是目前國(guó)際上對(duì)赤潮發(fā)生、發(fā)展的一個(gè)重要監(jiān)測(cè)手段，特別是隨著可監(jiān)測(cè)參數(shù)和可搭載方式(如無人機(jī)等)的增加，遙感技術(shù)是未來一個(gè)十分重要的發(fā)展方向，可廣泛應(yīng)用于赤潮發(fā)生機(jī)制、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)等方面研究。目前赤潮的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)還是一個(gè)國(guó)際難題，但是人們還是根據(jù)赤潮發(fā)生的各種要素，進(jìn)行不斷嘗試，如利用氣象條件(如降雨、溫度、臺(tái)風(fēng)等)(Katano et al，2012)、營(yíng)養(yǎng)鹽水平(Anderson et al，2002)、生活史特點(diǎn)(如孢囊)(Anderson et al，2014)、水文特征(Dippner et al，2011)等進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，這些方法主要基于對(duì)赤潮發(fā)生的概念模型、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃徒y(tǒng)計(jì)模型等(McGillicuddy，2010)。最近，針對(duì)美國(guó)佛羅里達(dá)赤潮，Karki等人(2018)基于 MODIS數(shù)據(jù)，建立預(yù)測(cè)模型，可以提前3天做出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。隨著當(dāng)今海洋生態(tài)系統(tǒng)模型的興起，從上述赤潮發(fā)生的概念模型、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃徒y(tǒng)計(jì)模型等發(fā)展至赤潮生消數(shù)值模型是一個(gè)熱點(diǎn)研究領(lǐng)域(Lanerolle et al，2006；Wang et al，2016)，由于赤潮生消數(shù)值模型不僅需要依賴于可靠的、參數(shù)化的生態(tài)系統(tǒng)模型，而且要對(duì)赤潮發(fā)生機(jī)制有深入的了解，所以目前建立一個(gè)準(zhǔn)確、可靠的赤潮數(shù)值模型還非常困難。盡管如此，該方面研究對(duì)于赤潮發(fā)生機(jī)制、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，乃至赤潮科學(xué)的整體發(fā)展都具有十分重要的意義。
2.2.5 赤潮應(yīng)急處置技術(shù)與方法 赤潮是一種全球性海洋生態(tài)災(zāi)害，對(duì)人類健康、生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生巨大危害。作為一種突發(fā)性的災(zāi)害，需要有像處置火災(zāi)一樣的應(yīng)急方法和手段。所以，長(zhǎng)期以來如何應(yīng)急處置赤潮一直是赤潮研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。
由于赤潮是海水中微型生物暴發(fā)性增殖或聚集而產(chǎn)生的生態(tài)災(zāi)害，只要能夠控制住水體中赤潮生物的數(shù)量即可控制赤潮。所以，從理論上講能夠治理赤潮的方法有很多，包括物理方法、化學(xué)方法、生物方法等(俞志明等，1993；Gallardo- Rodríguez et al，2018)。但鑒于赤潮突發(fā)性強(qiáng)、影響面積大，且治理方法須滿足無二次污染、成本低、見效快、可大規(guī)模應(yīng)用等條件，國(guó)際上長(zhǎng)期以來缺乏一種像“滅火器”一樣的應(yīng)急處置技術(shù)，相關(guān)研究大都停留在實(shí)驗(yàn)室階段，有效的應(yīng)急處置方法是赤潮研究領(lǐng)域的一個(gè)國(guó)際難題。20世紀(jì) 70年代，日本科學(xué)家代田昭彥(1977)提出了利用天然粘土礦物治理赤潮的應(yīng)急處置方法，并在日本鹿兒島海域進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)示范研究(Shirota，1989；俞志明等，1993；Imai et al，2006)。作為大地土壤的基本單元，天然粘土方法具有無二次污染、成本低、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。所以，該方法一經(jīng)提出，立刻得到了廣泛關(guān)注(Yu et al，1994a；Anderson，1997；Sengco et al，2001，2004；Beaulieu et al，2005；Kim，2006；Park et al，2013)，成為當(dāng)時(shí)能夠大規(guī)模應(yīng)用于赤潮應(yīng)急處置的極少數(shù)方法之一(俞志明等，1993；Anderson et al，2001；Kim，2006；Getchis et al，2017)。然而，天然粘土溶膠性質(zhì)差，絮凝赤潮生物能力低，實(shí)際應(yīng)用中量少時(shí)難以完全消除赤潮，必須大量、反復(fù)散播。如日本現(xiàn)場(chǎng)用量約 110—400t/km2(Shirota，1989)；韓 國(guó) 約 400t/km2，一 次 用 量 可 達(dá) 60000t(Anderson et al，2001)。由此給大面積治理赤潮帶來了原料量和淤渣量過大的問題(Sengco et al，2001；Yu et al，2004；Getchis et al，2017)，天然粘土絮凝效率較低成為制約粘土治理赤潮最大的瓶頸。
針對(duì)天然粘土治理赤潮效率低的國(guó)際難題，20世紀(jì) 90年代，我國(guó)科學(xué)家通過研究粘土顆粒與赤潮生物作用機(jī)制，發(fā)現(xiàn)了天然粘土的表面性質(zhì)是控制赤潮治理效率的關(guān)鍵因子(俞志明等，1994；Yu et al，1995)，創(chuàng)新性地構(gòu)建了改性粘土治理赤潮的 DLVO絮凝作用模型，提出了提高粘土絮凝赤潮生物效率的表面改性理論與方法(Yu et al，1994a，b，1995，2017)，并利用吸附、插入等方法，制備出各類高效改性粘土材料(俞志明等，1994；Yu et al，1994b，1995；曹西華等，2003；張雅琪，2013；Liu et al，2016)。改性后的粘土材料治理赤潮效率提高幾十到幾百倍，現(xiàn)場(chǎng)使用量由國(guó)際上的 100—400t/km2降低為4—10t/km2(Yu et al，2017)。
改性粘土高效治理赤潮的原理主要基于將天然粘土表面的負(fù)電性，轉(zhuǎn)變?yōu)檎?，使原來天然粘土與赤潮生物之間的負(fù)負(fù)相斥，轉(zhuǎn)變?yōu)檎?fù)相吸。除了改變靜電相互作用之外，粘土表面改性后還會(huì)增加了粘土與赤潮生物之間的橋連作用和網(wǎng)捕作用等，這些改變均導(dǎo)致改性后的粘土絮凝赤潮生物效率大大提升。近期Zhu等(2018)和Liu等(2017)的研究發(fā)現(xiàn)，改性粘土除了能夠提高絮凝效率之外，還能夠?qū)Τ喑鄙锂a(chǎn)生更強(qiáng)的脅迫作用，導(dǎo)致赤潮生物即使沒有被絮凝沉降，也不能夠再進(jìn)一步繁殖和生長(zhǎng)。他們分別從分子生物學(xué)和生理生化等角度進(jìn)一步揭示了改性粘土的高效機(jī)制。綜合這些研究，改性粘土高效治理赤潮的機(jī)制可總結(jié)如圖4所示。
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圖4 改性粘土高效治理赤潮原理與機(jī)制圖
Fig.4 The principle and mechanism of HAB controlling by modified clay treatment
為了確保改性粘土治理赤潮方法的綠色、環(huán)保和安全，研究者們還分別考察了改性粘土對(duì)水質(zhì)(俞志明等，1995；Lu et al，2017)、養(yǎng)殖生物(孫曉霞等，2000；王志富等，2014a，b)、藻毒素(俞志明等，1998；Lu et al，2015a)和底棲環(huán)境(Lu et al，2015b)等方面的影響，發(fā)現(xiàn)改性粘土可以吸附營(yíng)養(yǎng)鹽、有效改善水質(zhì)(Lu et al，2015a，b；2017)，使用改性粘土后水體赤潮藻毒素可降低 80%(Lu et al，2015a)，對(duì)典型魚、蝦、貝等養(yǎng)殖生物、底棲環(huán)境等沒有不良影響，是一種安全、可靠的赤潮應(yīng)急處置技術(shù)。2005年，改性粘土治理赤潮技術(shù)首次應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)，成功治理了南京玄武湖藍(lán)藻水華。自此以來，該技術(shù)已成功應(yīng)用于我國(guó)沿海7個(gè)省、市、自治區(qū)的 20多個(gè)水域。2014年列入我國(guó)“赤潮災(zāi)害處理技術(shù)指南”，成為我國(guó)近海赤潮應(yīng)急處置的標(biāo)準(zhǔn)方法，也是唯一在我國(guó)近海大規(guī)模應(yīng)用的方法(Yu et al，2017)。2016年以來，我國(guó)科學(xué)家分別與美國(guó)、智利等相關(guān)機(jī)構(gòu)簽署了利用我國(guó)改性粘土技術(shù)合作治理美國(guó)佛羅里達(dá)近海、智利養(yǎng)殖海域赤潮的相關(guān)協(xié)議，反映出該技術(shù)在國(guó)際上的影響力。
3 國(guó)內(nèi)赤潮研究的主要發(fā)展過程和發(fā)展趨勢(shì)
3.1 國(guó)內(nèi)赤潮研究的主要發(fā)展過程
幾十年來，我國(guó)的赤潮研究經(jīng)歷起步、發(fā)展、追趕和并行等階段。
20世紀(jì)80年代之前可以說是我國(guó)赤潮研究的起步或初始階段。在這一階段人們對(duì)赤潮問題還沒有形成一個(gè)科學(xué)的認(rèn)識(shí)，也沒有一個(gè)專門學(xué)科，有關(guān)赤潮生物的研究與普通的藻類學(xué)混為一談，沒有開展相關(guān)的專項(xiàng)研究，對(duì)赤潮問題主要停留在對(duì)一些現(xiàn)象零散的描述。如1952年，原中央水產(chǎn)所記述了發(fā)生在黃河口鄰近水域的夜光藻赤潮，后經(jīng)費(fèi)鴻年在“學(xué)藝雜志”正式發(fā)表；周貞英在1962年、陳亞瞿在1972年分別報(bào)道了發(fā)生在福建平潭島近海和長(zhǎng)江口鄰近海域的束毛藻赤潮等(Qi et al，1993；周名江等，2001)。
20世紀(jì)80年代至20世紀(jì)末是我國(guó)赤潮研究的重要發(fā)展階段。該階段是我國(guó)改革開放、沿海經(jīng)濟(jì)從起步到高速發(fā)展的時(shí)期，也是我國(guó)近海生態(tài)環(huán)境承受人類活動(dòng)壓力最大的時(shí)間段，導(dǎo)致赤潮發(fā)生頻繁、規(guī)模和危害不斷增大。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，此二十年間我國(guó)有記錄的赤潮事件300多起，僅1998年全年達(dá)22起，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá) 10億元以上。由此也推動(dòng)了我國(guó)赤潮研究的快速發(fā)展，各種科研項(xiàng)目相繼展開，其中最具標(biāo)識(shí)性的是國(guó)家基金委分別在1990年和1997年啟動(dòng)了“七五”和“九五”赤潮重大項(xiàng)目。該項(xiàng)目由我國(guó)資深赤潮專家齊雨藻教授、鄒景忠研究員領(lǐng)銜，聯(lián)合了我國(guó)當(dāng)時(shí)從事赤潮研究的主要科研力量，選擇我國(guó)沿海典型養(yǎng)殖區(qū)作為重點(diǎn)研究海區(qū)，圍繞赤潮生物及種群生態(tài)動(dòng)力學(xué)、赤潮生消動(dòng)態(tài)過程和機(jī)制、赤潮藻毒素及生態(tài)毒理學(xué)、赤潮防治機(jī)理等，開展了相關(guān)調(diào)查、實(shí)驗(yàn)與綜合性研究。該項(xiàng)目的實(shí)施不僅取得了一系列重要科研成果，而且完善了我國(guó)赤潮科學(xué)的學(xué)科建設(shè)，形成了一支全國(guó)性的赤潮研究隊(duì)伍，對(duì)推動(dòng)我國(guó)赤潮科學(xué)的發(fā)展起到了奠基性和開創(chuàng)性的作用。
20世紀(jì)末至21世紀(jì)初，赤潮問題越來越引起國(guó)際上的重視。1998年國(guó)際上組織發(fā)起了“全球有害赤潮的生態(tài)學(xué)和海洋學(xué)(簡(jiǎn)稱 GEOHAB)”研究計(jì)劃。與之對(duì)應(yīng)，美國(guó)等西方國(guó)家也分別開展了各自國(guó)家的赤潮研究計(jì)劃。我國(guó)在經(jīng)歷了兩個(gè)赤潮重大項(xiàng)目之后，針對(duì)國(guó)家的迫切需求和國(guó)際赤潮研究的發(fā)展趨勢(shì)，分別啟動(dòng)了赤潮 973、863和赤潮公益專項(xiàng)等多個(gè)相關(guān)項(xiàng)目，其中由周名江研究員領(lǐng)銜實(shí)施的赤潮973項(xiàng)目，與國(guó)際 GEOHAB 計(jì)劃接軌，是該階段我國(guó)赤潮研究追趕國(guó)際先進(jìn)水平、與國(guó)際赤潮研究接軌的主要標(biāo)識(shí)。該赤潮 973項(xiàng)目歷經(jīng)兩期(2002—2007年、2010—2015年)、十余年的研究，面向國(guó)家需求，瞄準(zhǔn)國(guó)際前沿，通過多學(xué)科交叉，在東海大規(guī)模原甲藻赤潮形成機(jī)制、硅甲藻演替、大規(guī)模赤潮的危害機(jī)理以及赤潮的應(yīng)急治理等研究方面取得了重大的創(chuàng)新性成果。在該研究階段，我國(guó)的赤潮研究充分與國(guó)際接軌，啟動(dòng)了我國(guó)的 CEOHAB 計(jì)劃，將科學(xué)目標(biāo)聚焦于赤潮形成過程中的生物、化學(xué)和物理海洋學(xué)的多學(xué)科交叉與綜合，闡釋了影響赤潮種類動(dòng)態(tài)演替的生態(tài)學(xué)和和海洋學(xué)機(jī)制(周名江等，2006)，很多研究工作被國(guó)際GEOHAB計(jì)劃納入其重要進(jìn)展和成果之中(GEOHAB，2003，2006，2010)。
目前，我國(guó)的赤潮研究在歷經(jīng)了起步、發(fā)展和追趕的不同發(fā)展階段之后，正處于整體與國(guó)際并行、局部領(lǐng)先的階段，在赤潮研究的某些方面更具特色，在國(guó)際上也更具優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)階段我國(guó)的赤潮研究更聚焦于國(guó)家需求、更注重實(shí)驗(yàn)室研究與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的結(jié)合。近年來，我國(guó)在赤潮監(jiān)測(cè)體系的建設(shè)、大規(guī)模赤潮的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與預(yù)測(cè)防治研究、赤潮形成機(jī)制的多學(xué)科綜合與交叉等方面進(jìn)展明顯，整體上處于國(guó)際先進(jìn)水平。特別是隨著組學(xué)研究的興起，利用分子生物學(xué)方法和技術(shù)研究赤潮問題在我國(guó)發(fā)展更為迅速，例如，2015年我國(guó)廈門大學(xué)等科學(xué)家在國(guó)際上首次完成了甲藻(Symbiodinium kawagutii)的基因測(cè)序，該成果在Science 上發(fā)表(Lin et al，2015)，為今后甲藻赤潮生物的全基因組分析，奠定了重要基礎(chǔ)。如上文所述，我國(guó)在赤潮應(yīng)急處置方面的研究成果已經(jīng)在國(guó)際上產(chǎn)生了重要影響，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)輸出至美國(guó)、智利等國(guó)家，在該研究領(lǐng)域起到了示范與引領(lǐng)作用。由此可見，目前我國(guó)已在國(guó)際赤潮研究的多個(gè)領(lǐng)域顯示出其特色和優(yōu)勢(shì)，相關(guān)科技成果產(chǎn)出增幅明顯。相信在不遠(yuǎn)的將來，我國(guó)赤潮研究的整體水平會(huì)進(jìn)一步提高，在國(guó)際上占據(jù)更重要地位，對(duì)國(guó)際赤潮科學(xué)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。
3.2 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“我國(guó)近海致災(zāi)赤潮形成機(jī)理、監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)及評(píng)估防治技術(shù)”
近年來，在人類活動(dòng)和氣候變化共同影響下，我國(guó)的赤潮問題呈現(xiàn)致災(zāi)危害加劇、致災(zāi)藻種增多的變化趨勢(shì)，不僅嚴(yán)重威脅近海養(yǎng)殖業(yè)和水產(chǎn)品安全，甚至給近海核電安全帶來新的隱患。為此，科技部在2017年啟動(dòng)了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“我國(guó)近海致災(zāi)赤潮形成機(jī)理、監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)及評(píng)估防治技術(shù)”項(xiàng)目。該項(xiàng)目要求掌握我國(guó)近海赤潮災(zāi)害的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)、演變趨勢(shì)和關(guān)鍵環(huán)境因素；建立赤潮的預(yù)警預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化應(yīng)用；研發(fā)赤潮生物和典型藻毒素的快速檢測(cè)產(chǎn)品，以及一些重要水域赤潮的防控和應(yīng)急處置技術(shù)與裝備，實(shí)現(xiàn)示范應(yīng)用。由此可見，該項(xiàng)目更加關(guān)注我國(guó)赤潮問題的新變化、新特點(diǎn)，在研究思路上立足基礎(chǔ)研究、突破關(guān)鍵技術(shù)、注重推廣應(yīng)用，更加體現(xiàn)“理論-技術(shù)-示范”全鏈條設(shè)計(jì)，從一定程度上反映了我國(guó)赤潮研究的發(fā)展趨勢(shì)，簡(jiǎn)單介紹如下：
該項(xiàng)目以影響核電冷源安全的球形棕囊藻赤潮、危害養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展與人類健康的米氏凱倫藻等有毒赤潮為典型致災(zāi)赤潮，圍繞其發(fā)生機(jī)理、演變規(guī)律、毒素污染、早期診斷、預(yù)警預(yù)報(bào)和防控示范等方面開展綜合研究。項(xiàng)目研究目標(biāo)為：(1)揭示典型致災(zāi)赤潮發(fā)生的關(guān)鍵生態(tài)學(xué)過程和演變規(guī)律，闡明環(huán)境驅(qū)動(dòng)機(jī)制和分子調(diào)控機(jī)理；(2)厘清我國(guó)近海藻毒素分布特征，研發(fā)高純度藻毒素抗原制備技術(shù)，形成藻毒素快速檢測(cè)的商品化產(chǎn)品；(3)構(gòu)建重點(diǎn)海域致災(zāi)赤潮形成與演變的數(shù)值模型，實(shí)現(xiàn)早期預(yù)警、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)；(4)闡明改性粘土防控典型致災(zāi)赤潮的機(jī)理，研發(fā)特效改性粘土材料及其配套裝備，在重點(diǎn)海域應(yīng)用。
圍繞上述目標(biāo)，該項(xiàng)目重點(diǎn)開展“典型致災(zāi)赤潮的生態(tài)學(xué)機(jī)理與演變規(guī)律”、“典型致災(zāi)赤潮形成的分子機(jī)理及調(diào)控網(wǎng)絡(luò)”、“典型致災(zāi)赤潮藻毒素分布特征及快速檢測(cè)技術(shù)”、“典型致災(zāi)赤潮的早期診斷、監(jiān)測(cè)預(yù)警與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估”、“典型致災(zāi)赤潮形成的數(shù)值模擬及預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)”和“典型致災(zāi)赤潮的防控和應(yīng)急處置技術(shù)與裝備”等方面研究，解決三大關(guān)鍵科學(xué)問題：典型致災(zāi)赤潮形成的關(guān)鍵觸發(fā)因子和分子調(diào)控機(jī)制、典型致災(zāi)赤潮藻種特異性檢測(cè)和新型藻毒素甄別、典型致災(zāi)赤潮形成的早期診斷信息提取與解析；攻克三大關(guān)鍵技術(shù)難題：典型致災(zāi)赤潮藻毒素快速檢測(cè)技術(shù)及其商品化產(chǎn)品、典型致災(zāi)赤潮數(shù)值模型與預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)、有效防控典型致災(zāi)赤潮的特效改性粘土材料及應(yīng)急處置技術(shù)。
該項(xiàng)目計(jì)劃 3年半完成，擬在前期工作基礎(chǔ)上，通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、圍隔實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室模擬和應(yīng)用示范等技術(shù)路線，揭示我國(guó)典型致災(zāi)赤潮的發(fā)生機(jī)理和演變規(guī)律，產(chǎn)出原創(chuàng)性、高水平學(xué)術(shù)成果；攻克早期診斷、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)等關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)有毒藻和藻毒素的檢測(cè)技術(shù)，形成典型藻毒素快速檢測(cè)商品化產(chǎn)品；實(shí)現(xiàn)典型致災(zāi)赤潮防控技術(shù)在重點(diǎn)海域中的示范應(yīng)用，形成在國(guó)內(nèi)外赤潮研究領(lǐng)域具有領(lǐng)先水平的綜合性科技成果。
綜上所述，該項(xiàng)目將目前國(guó)際上的赤潮研究熱點(diǎn)與我國(guó)赤潮問題的特點(diǎn)相結(jié)合，以國(guó)家需求為導(dǎo)向，反映出我國(guó)赤潮研究的發(fā)展趨勢(shì)。研究成果將會(huì)進(jìn)一步提升我國(guó)赤潮研究在國(guó)際上的水平和地位，提高人類社會(huì)對(duì)赤潮災(zāi)害的應(yīng)對(duì)和防控能力，為全球近海生態(tài)系統(tǒng)健康和沿海經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)保障。
致謝 本文得到宋秀賢研究員、梁玉波研究員、唐贏中研究員的相關(guān)建議；朱迦囡、姜文彬、邱麗霞、劉淑雅等同學(xué)在資料檢索、排版等方面給予了協(xié)助，在此一并表示感謝。