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1 哨叫声信号特征揭示海南中华白海豚的独特性 2021-10-22

海豚频繁使用声音来感知水下环境、寻找猎物、躲避捕食者,以及与同类进行交流等等。窄带调频哨叫声被认为主要用于动物社会中个体间的交流,类似于人类的语言。已有研究表明海豚同一物种不同地理种群之间可能跟人类一样,存在方言。因此,哨叫声信号特征可以揭示海豚不同地理种群之间的亲缘关系,为遗传或形态数据获得的信息提供印证或补充。 中华白海豚(又称“印太驼海豚”;Sousa chinensis)是驼海豚属四个物种之一,被国际自然保护联盟(IUCN)评估为“易危”级,是我国国家一级保护动物。主要分布在从东印度洋贯穿东南亚直至中国中部长江入海口的近岸浅水海域。在我国,中华白海豚主要零星地分布在东南沿海,主要包括厦门湾、台湾岛西海岸、珠江口、湛江、北部湾和海南西南海域。目前尚不明确我国东南沿海分布的中华白海豚种群之间是否存在个体交流或基因流动。海南西南海域的中华白海豚种群是于2014年新发现的群体。目前人们对它们的声信号特性及其与毗邻海域其它种群哨叫声的异同还知之甚少。 近日,中国科学院深海科学与工程研究所李松海研究团队在期刊海洋哺乳动物专业期刊Marine Mammal Science发表了题为“Whistle characteristics of anewly recorded Indo-Pacific humpback dolphin(Sousa chinensis)population in waters southwest of Hainan Island,China,differ from other humpback dolphin populations”的封面论文,揭示海南西南海域新记录的中华白海豚种群哨叫声特征与其它中华白海豚种群以及驼海豚其它物种哨叫声的差异,并指出中华白海豚哨叫声信号特征存在环境噪声的适应性。 该研究从海南西南海域采集到的226个哨叫声信号中识别出6种信号类型,包括直线型,上扫型、凸型、凹型、下扫型和正弦型。其中,直线型最常见,而凸型最少。海南中华白海豚种群哨叫声基础频率最高可达21 kHz,与其它地理种群的哨叫声类似,但其哨叫声持续时间高于大多数其它地理种群,哨叫声拐点复杂性低于除广西三娘湾种群外的其它地理种群,表明海南中华白海豚种群发出的哨叫声比除广西三娘湾种群外的其它所有地理种群哨叫声更为简单。 目前已有不少中华白海豚以及其它驼海豚种群的哨叫声研究报道,但是不同种群之间哨叫声信号特征的关系和差异尚不完全清楚。本研究基于哨叫声信号的频率和持续时间等声学特性,采用分层聚类的方法揭示了不同地理种群之间哨叫声特性的异同。研究表明地理相邻的驼海豚种群之间,哨叫声的时频特征更为相似。我国海域的中华白海豚不同地理种群的哨叫声彼此相似,而马来西亚中华白海豚种群(S.chinensis)与澳大利亚驼海豚(S.sahulensis)以及印度驼海豚(S.plumbea)种群的哨叫声上更接近。而在我国水域内,湛江和三娘湾水域的中华白海豚种群在哨叫声特性上比海南中华白海豚种群更相似。由此推测海南中华白海豚种群与上述其它两个种群间的个体和基因交换程度可能低于湛江与三娘湾种群之间的个体和基因交换程度,因此海南中华白海豚种群可能是与其地理相邻种群相比较为独立的种群。上述工作对南海海域中华白海豚遗传分化的进一步研究、了解该物种不同地理种群的隔离程度提供了重要的补充和数据支持。 海洋哺乳动物哨叫声特征的差异与动物群体规模和行为状态有关,也与栖息地的水下声学环境有关。研究发现海南、湛江和三娘湾的中华白海豚栖息地水下噪声声压级(SPLs)存在显著差异,其中海南西南海域噪声声压级显著高于湛江和三娘湾,而湛江与三娘湾之间无显著差异。动物可以调控它们发出的声音特性,以在不同的水下声环境中有效地提高声音传播效率。更简单、变化更少的哨叫声可以避免环境噪声的掩蔽作用,而较低频的声音可以在较长距离上进行传输。与湛江和三娘湾相比,海南中华白海豚倾向于发出持续时间更长、频率更低、拐点更少的哨叫声来适应当地更嘈杂的声环境,从而实现更有效的个体信息交流。 本研究首次对海南西南海域中华白海豚的哨叫声特征进行了研究。研究结果对于评估我国海域中华白海豚不同地理种群的隔离状况以及水下噪声对这些种群的影响具有重要意义。中华白海豚哨叫声的多样性可能反映了当地栖息地环境的声学环境差异、动物地理种群间差异或种群的隔离状况。海南中华白海豚种群与相邻种群之间的哨叫声分化原因可能与遗传和环境因素有关。未来在更大地理尺度上对动物栖息地声环境和声行为的研究将有助于更好理解水下噪声是如何在种类和种间水平上驱动动物种群之间哨叫声特征的分化。 中国科学院深海科学与工程研究所李松海研究员为该研究的通讯作者,董黎君助理研究员为论文第一作者。 查看详细>>

来源:中科院深海科学与工程研究所 点击量:0

2 新型航海无人机补充热带大西洋观测网络 2021-10-15

海洋变暖的速度有多快?它吸收了多少二氧化碳?这些自然过程在不同的海洋区域有何不同,以及它们如何受气候变化的影响?海洋中的生命有什么后果?海洋浩瀚无边,如何从技术上评估海洋的重要变化?在德国亥姆霍兹联合会基尔海洋研究中心(GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel)的领导下,来自法国、巴西和德国的研究人员目前正在研究自主航行的无人机如何有助于更好地了解海洋变化。这项工作是欧洲项目EuroSea和由德国联邦教育和研究部(BMBF)资助的项目SAILDRONE的部分内容。获得和评估的数据越多,就可以更好地评估气候变化对海洋的影响及其对人类福祉的贡献。可以更早地识别风险,并制定保护和可持续利用的措施。 这项科学任务的起点是西非附近的佛得角,信号红色、长7米的船体由风提供动力,接有高5米的机翼是通过太阳能电池板为其提供电力进行测量和导航。最快速度可以达到5-6节。航海无人机能够完全自主地到达目标区域(例如顺风航行),然后在那里进行有针对性的科学测量。 航行机器人的测量结果通过BELUGA平台实时提供(例如可以与当前的卫星数据进行比较)以改进任务规划。海面二氧化碳浓度的详细数据说明了海洋化学的当前变化。基于此,可以估计未来海洋能够吸收多少额外的碳——这是可缓解气候变化影响的自然过程。 由于海洋与大气之间强烈的相互作用,不仅在热交换方面,而且在二氧化碳等相关温室气体方面,所以热带海洋区域在全球气候系统中发挥着重要作用。在热带地区,这些被迅速输送到大气更高层,从而进入全球气候系统。与此同时,关于这些地区的长期数据很少,这使得对热带大西洋的这些过程进行精确评估变得更加困难。 此外,这些信息还可以得出有关动物和植物的直接生存条件的结论。船上还配有一个科学回声测深仪,能够观察从水面下到800米的深度的区域,并提供浮游动物和鱼类在水面以上800米的精确分布图列。这些同步测量也很有价值,例如,用于识别生物‘绿洲’、海洋资源的可持续管理或该地区保护区的建立和监测等。(李桂菊编译) 查看详细>>

来源:德国亥姆霍兹基尔海洋研究所 点击量:463

3 气候变化威胁极地海洋丰富的食物网 2021-10-06

寒冷的极地海洋产生了以微小光合藻类为基础的、地球上最大的食物网。但一项新的研究表明,人类活动引起的气候变化正在导致暖水藻类群落逐步取代这些重要的冷水藻类群落,这一趋势有可能破坏脆弱的极地海洋食物网,并改变当前海洋系统。 在海洋食物网的底部是被称为浮游植物的微型光合作用生物,它们在全球海洋中的种群类型和分布各不相同。温暖水域中的浮游植物群落,包括热带地区,往往以原核生物(没有明确细胞核的微生物)为主。然而,靠近两极的较冷的水域往往是真核生物(有细胞核的微生物)。正是这些进行光合作用的真核生物或藻类构成了在寒冷但肥沃的极地水域中多产食物网的基础。但根据2021年9月16日发表在《Nature Communications》上的一项新研究显示,温暖的水域由原核生物主导的群落可能正在以更快的速度取代冷水真核生物群落。 Mock和其他科学家参与了这项由University of East Anglia(UEA,UK)领衔的八家机构合作的科学研究,其中包括美国能源部(DOE)联合基因组研究所(JGI)。这项研究计划认识真核浮游植物群落随纬度发生的细微差别和层次变化。 该团队以探索、收集和编目样本的方式,研究藻类群落的模式,其中包括影响藻类多样性和基因表达的微生物组研究。在四次研究航次中,研究人员采用自闭式容器采集了沿北冰洋、北大西洋、南大西洋和南太平洋的横断面藻类群落。他们对分离群落DNA“标记”基因序列进行测序和微生物识别。为了确定藻类的基因序列,该团队对它们的RNA转录本进行了测序。团队使用一种称为Beta多样性的生态指标,发现藻类群落并未在全球海洋中发生渐进变化,而是在地理分布上呈现出两类:较冷的极地水域和较温暖的非极地水域。研究发现,这些藻类群落之间的边界或生物多样性“断点”发生在平均表面温度约为58华氏度的温和水域中。事实上,气候变化正在严重影响极地气候中的海冰和水温,将这些极地海域置于危险之中。 首先,可能受到变暖水域和藻类群落变化影响的重要食藻类生物是南极磷虾,它们是鲸鱼、企鹅和海豹等大型生物的主要食物来源。随着生态系统从冷水、真核浮游植物群落转变为温水、原核浮游植物群落,磷虾的生物量将受到严重威胁,最终影响到整个海洋生物食物网结构。其次,底层的水温变化在整个食物网中产生的影响更明显,进而改变微生物固碳作用和全球碳循环。浮游植物(真核和原核生物的总和)占世界固定碳的50%,改变真核和原核生物群落的平衡可能会改变全球碳循环,即全球碳固定和代谢的速度。再次,随着气候变化导致平均海面温度升高,英格兰东南海岸附近水生生物也发生了变化,欧洲鲈鱼开始在这边海域广泛分布。据悉,欧洲鲈鱼的最佳温度范围约为50至77华氏度,而在英国炸鱼薯条店广受欢迎的鳕鱼则更喜欢在华氏34至59度之间生存。不仅如此,这些由气候变化带来的变化可能会威胁到海洋食品工业和其他生态系统服务,如旅游和娱乐,这些是英国和沿海岛国依赖生存的服务业。 Mock认为这篇论文将用于建议政策制定者减轻气候变化对生态系统的影响,当前人们对气候变暖影响海洋生态系统的新认识直接证明化石燃料燃烧产生的温室气体二氧化碳是导致海洋表面温度升高的主要原因。为了减轻气候对生态系统的影响,人们需要做的是尽量减少二氧化碳的产生和排放,这也是未来实现碳中和的必经之路。(傅圆圆编译) 查看详细>>

来源:美国能源部科学用户设施办公室 点击量:263

4 澳大利亚野火引发南大洋大规模藻华 2021-10-06

杜克大学领导的一项新研究发现,2019年和2020年肆虐澳大利亚的野火产生了大量的烟雾和灰烬,其中微小的铁气溶胶颗粒在落入水中时使海水变得富营养化,为该地区前所未有的水华提供了营养,引发了南大洋大规模藻华。该研究主要利用卫星观测、机器人海洋浮标、大气传输建模和大气化学测量来跟踪澳大利亚野火中的热原铁气溶胶的扩散,并测量它们对海洋生产力的影响。研究成果已发表在9月15日的《自然》(Nature)杂志上,它首次提出了海洋生物反应与野火产生的铁气溶胶密切相关的观点。 这一发现引发了一个有趣的新问题,即森林野火在促进微藻生长过程中起到的作用。这类浮游植物通过光合作用从地球大气层吸收大量的二氧化碳,是海洋食物网的基础。研究人员表示,这项研究结果证明野火中的热原铁可以滋养海洋生物大量繁殖,进而导致浮游植物的碳吸收显著增加。澳大利亚此次野火引发的藻华事件非常强烈和广泛,以至于随后大量藻类生物光合作用有效的吸收了火灾排放的绝大部分二氧化碳。但目前尚不清楚,这次事件或其他野火引发的藻类爆发所吸收的碳中,有多少仍然有效地储存在海洋中,又有多少已经被释放回大气中。 随着气候变化,大型野火越来越频繁地发生,比如2019年至2020年期间摧毁澳大利亚部分地区的破纪录大火,以及目前在美国西部、西伯利亚、亚马逊、地中海和其他地区肆虐的大火。这些火灾表明了气候变化对海洋环境形成了巨大的影响,而海洋生态系统又对全球气候具有潜在的反馈作用。(张灿影编译) 查看详细>>

来源:美国杜克大学 点击量:249

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