1962年4月，张福绥研究生毕业，留在中国科学院海洋研究所无脊椎动物研究室工作，主要从事海洋浮游软体动物区系分类研究。
张福绥院士系统研究了中国海浮游软体动物和底栖贝类的种类及分布，极大地丰富了中国海软体动物地理学和生态学理论。鉴定报告了海洋浮游软体动物61种，其中含1新属、4新种，并修订了海若螺科（Clionidae）的分类系统，建立1新亚科Prionoglossinae。首次发现黄东海区浮游软体动物群体的经向移动现象、移动矢量、年周期及其动力学分析，据此选定出暖流指标种，为黄海暖流冬强夏弱的性质提供了生物学依据。在著名贝类学家张玺先生指导下，将我国海洋动物区系进行了亚区级区划，首次提出并界定了亚热带性质的中国-日本亚区，并将黄海与渤海划入它北邻的北太平洋温带区的远东亚区，由此将我国海洋动物地理学研究由记录、比较水平提高到区划动物地理学水平，为以后的贻贝苗种繁育和扇贝引种奠定了科学基础。 为了国家需求调整研究方向
上世纪70年代初，人们食物中蛋白质匮乏，消费者日常生活必需的鸡、鱼、肉、蛋都很难买到，海产品就更难了。张福绥认为，作为一名科学工作者，研究方向必须与国家的需求紧密结合，祖国的需要就是一种动力，也是知识创新的源泉之一。
张福绥毅然转向实验生态学与贝类养殖学有关项目研究，先后领导了山东蛤仔资源调查与滩涂养殖研究以及文蛤蓄养研究；主持了著名文蛤产区辽宁省辽河口文蛤资源调查、贻贝养殖生物学及养殖技术研究。创建了贻贝的人工育苗和自然采苗新工艺，首次系统研究了黄海贻贝的生长与繁殖以及幼体生态学规律，详细研究了胶州湾贻贝繁殖期与水温的关系，有力推动了山东贻贝养殖产业化。首次将贻贝育苗工程化，育苗单产水平（每立方米水体中的苗数）达到1000万粒以上，育苗单产量创世界最高纪录，促进了我国贻贝养殖业的迅速发展。1977年仅山东贻贝产量即达5万吨，使贻贝成为当时全国海水养殖业的支柱产业。
从美国成功引种海湾扇贝
扇贝，曾被尊为海鲜八珍之一，别说寻常百姓食之不易，就连国宴也一度“舶来”享用。上世纪八十年代，张福绥及其课题组将目光投向了扇贝生物学及引种、养殖研究。海湾扇贝是产于美国大西洋沿岸的一种野生贝类，以其生长快速著称。张福绥研究后，推论海湾扇贝引进我国并实现产业化是可能的。但是把离开海水、高温容易死亡的海湾扇贝从国外带到中国谈何容易。1981至1982年，在曾呈奎院士、刘瑞玉院士等支持帮助下，张福绥先后3次引进亲贝。前两次均失败，扇贝苗没能排卵就全部死亡。张福绥没有气馁，认真总结经验，第三次他亲赴美国。
1982年12月16日，张福绥从美国带回128个扇贝，以浸透海水的纸包好盛于密闭的泡沫塑料盒内，再放进降温袋。18日晚12时抵北京后，立即浸入海水中；次日下午按原法包装，经火车于20日晨带到青岛，途中经历约60小时。将贝养于室内水槽中，陆续有死亡，至23日死亡率累计达72.7%，再后趋向稳定。至翌年1月26日排卵时仅余亲贝26个，成活率为20.3%。
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