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1 中国科学院海洋研究所研究发现冬季苏北水域与长江口水域间存在强生态连通性 2021-09-22

近日,中国科学院海洋研究所刘进贤课题组研究发现冬季西南黄海(也称作苏北水域)与长江口水域间存在很强的生态连通性,这一发现从分子生态学角度为冬季长江口与苏北水域之间的源汇关系的认识提供了新的证据。相关论文发表于国际学术期刊Ecology and Evolution。 连通性是海洋生态系统之间重要的基本过程,正确认知连通性对生态系统保护和管理具有重要的科学意义。作为重要的陆架海洋生态系统,黄海目前面临过度开发、污染以及生态灾害频发等严峻现实。洋流是海洋生态系统连通性的重要驱动因素,然而学界关于冬季西南黄海沿岸流存在争议。传统观点认为冬季苏北水域存在顺风南向的沿岸流,且该观点一直被广泛引用。然而,近期物理海洋观测的研究结果显示,冬季西南黄海近岸的苏北沿岸流方向为逆风北向,进一步数值模拟显示苏北近岸水域的北向沿岸流发端于长江口,且向北延伸至废黄河口南侧水域。 由于适宜生境的不连续性,江苏沿岸大范围的泥滩成为岩石相潮间带生物迁移的地理障碍。然而,在沿岸流的传输作用下,岩相潮间带生物浮游幼体近期在江苏沿岸人工建筑上形成新种群,生物体在不同生境之间的迁移是生态连通性最直接的体现,因此探究这些新形成岩相潮间带生物种群的来源可为正确认识西南黄海的沿岸流提供遗传学证据。 刘进贤课题组通过分子生态学方法解析了江苏沿岸人工建筑上冬季繁殖的岩相潮间带生物短滨螺种群来源。研究发现,长江口南北的自然种群间存在清晰的谱系及遗传分化,为精确解析江苏沿岸人工建筑上新种群的来源提供了契机,北纬33.5度以南苏北浅滩沿岸人工建筑上的新种群来源于长江口以南的自然种群,北纬33.5度以北江苏沿岸人工建筑上的新种群来源于北方自然种群。研究结果支持近期冬季苏北沿岸流为逆风北向流的物理海洋观测结论,并与数值模拟关于该北向苏北沿岸流影响范围的估算基本吻合,从分子生态学角度提示长江口是冬季苏北沿岸水域重要的物质和能量来源,对探究苏北浅滩海域生态灾害背后的驱动因子提供新的思路。 该研究得到了国家自然科学基金委项目资助,研究生李玉强为论文第一作者,李梦雨、邢腾飞为合作作者,刘进贤研究员为论文通讯作者。 论文链接:http://doi.org/10.1002/ece3.8095 查看详细>>

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2 中国科学院海洋研究所研究发现全球变暖将导致北太平洋经向模态对ENSO影响增强 2021-09-22

近日,中国科学院海洋研究所胡敦欣院士研究组贾凡副研究员与中国海洋大学、澳大利亚、美国相关学者合作,在海洋与气候变化研究领域取得重要进展,研究成果“Enhanced North Pacific impact on El Nino/Southern Oscillation under greenhouse warming”《温室气体增暖背景下北太平洋对ENSO的影响加强》在国际学术期刊Nature Climate Change(《自然-气候变化》)在线发表。 北太平洋经向模态(NPMM)是东北太平洋海-气耦合的主模态,也是连接中高纬大气变率与热带海洋的重要通道之一,其峰值出现在北半球春季。NPMM可通过风-蒸发-SST(WES)反馈、夏季深对流响应和信风充放电等过程对当年厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的发生、发展和多样性等产生影响,是ENSO的有效预测因子,也可部分解释ENSO在2000年前后的特征变化。1950年以来超过50%的厄尔尼诺(拉尼娜)事件都伴随有当年春季的正(负)NPMM事件,其中包括了三次极端厄尔尼诺事件(1982-1983、1997-1998、2015-2016厄尔尼诺)和一次极端拉尼娜事件(1998-1999拉尼娜)。随着全球变暖,NPMM对ENSO的影响如何变化尚不清楚。 贾凡等利用CMIP5+CMIP6多模式数据及海气耦合模式实验,首次发现全球变暖将导致NPMM对ENSO,尤其是极端ENSO的影响增强。在全球变暖背景下,海温异常叠加在更高的背景海温上会触发更强的大气响应(如蒸发、对流等),进而WES反馈和夏季深对流响应过程可以更加有效地在赤道中、西太平洋诱导出更强的风场异常,有利于接下来ENSO事件的发生和发展。根据该研究结果,北太平洋大气和海洋的变率不仅对未来极端ENSO事件的增加有所贡献,也成为ENSO更加有效的预测因子,为提高未来ENSO的预测提供了重要依据。 论文引用:F.Jia,W.Cai*,B.Gan,L.Wu*&E.Di Lorenzo.Enhanced North Pacific impact on El Nino/Southern Oscillation under greenhouse warming.Nat.Clim.Chang.(2021).https://doi.org/10.1038/s41558-021-01139-x. 全文链接:https://www.nature.com/articles/s41558-021-01139-x. 查看详细>>

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3 中沙地块洋陆过渡带纵横波速比成像研究获新进展 2021-09-22

中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室(OMG)研究员丘学林团队的黎雨晗博士研究生和黄海波副研究员,联合德国亥姆霍兹海洋研究中心(GEOMAR)教授Ingo Grevemeyer、广州海洋地质调查局高级工程师徐子英等,在运用纵横波速比(Vp/Vs)成像结果研究洋陆过渡带结构和成分方面取得新进展。相关研究成果近日发表在国际顶级地学期刊Geophysical Research Letters(《地球物理研究快报》)上。 洋陆过渡带(COT)是认识被动大陆边缘裂陷、破裂至海底扩张过程中岩浆供应状态和地球动力学机制的关键区域。尤其是在非火山型陆缘,减薄陆壳、剥露地幔和洋壳三者之间在较宽的COT区域内的接触形式较为复杂。然而,除大洋钻探对基底岩石进行直接取样外,目前尚未有较有效的地球物理方法对COT结构进行精确约束。 Vp/Vs值通常被认为是能够有效揭示岩性成分的关键指标,因此有望用于解决COT结构问题。然而,广角地震探测研究中,传统正演方法获取的Vp/Vs值模型在分辨率上特别是垂向分辨率上具有较大的局限性,且操作方法较为主观,这给S波速度结构的模拟和Vp/Vs值方面的研究带来了极大的挑战。 为了精确厘定COT结构,研究人员以中沙地块南侧COT为例,利用主动源海底地震仪(OBS)探测数据,提出了一套S波地壳/上地幔速度结构反演方法,获取了Vp/Vs模型结果。模型结果显示:中沙地块南侧基底浅部Vp/Vs值都小于1.9,指示在大陆张裂最后阶段至破裂事件过程中没有地幔剥露的发生。 研究人员通过与相邻多道地震剖面的验证和对比分析,模型揭示了从北向南可能被岩浆侵入的COT逐渐过渡到薄洋壳下伏蛇纹石化地幔的结构。通过Vp/Vs值对岩性成分的揭示,估计初生洋壳的厚度在~2.6–4.5 km之间,其下地壳几近缺失,下伏地幔蛇纹石化程度较轻微,指示了不充足的岩浆供应状态。崎岖的基底形态刻画了断层广布的洋壳基底,为海水渗透进入地幔提供了通道。 本研究为主动源OBS横波反演成像和Vp/Vs模型的获取提供了范例,并为今后解决COT结构问题提供了新思路。 本研究使用的OBS数据由国家基金委南海地球物理共享航次项目搭载中国科学院南海海洋研究所的“实验2”号科考船采集,并受到中科院青促会、国家自然科学基金项目、南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)人才团队引进重大专项、广东省自然科学基金研究团队项目和国家留学基金委公派研究生项目联合资助。 相关论文信息:https://doi.org/10.1029/2021GL094656 查看详细>>

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4 研究人员揭示气候变化如何影响海洋漂游物种的进化 2021-09-16

人们常常认为开阔的海洋环境恶劣,昆虫不可能在那里成长,但事实上,一种昆虫群体已经适应了开阔的海洋环境,那就是被称为“海面滑行者”的水黾。不过,这些昆虫是如何进化到能够适应公海环境还不为人知。 来自新加坡国立大学和加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所的科学家们对三种海洋漂游物种的基因进行了研究,这三种生物在夏威夷和秘鲁之间的东太平洋地区被捕获。研究结果表明,当这些洋流转变成现代形态时,海洋漂游生物就会对不同的洋流系统进行适应。这项研究的结果可能会解开每个漂游物种是如何占据与其他昆虫截然不同栖息地的谜团,也会加深对气候变化如何影响海洋生物的理解。 研究人员指出,海洋漂游物种的遗传历史与我们的海洋紧密相连,这令人惊讶。开阔的海洋是一个极其恶劣的环境,海洋生物面对的是白天阳光直射、强风和有限的食物的艰苦条件。水黾身体的保护层或角质层能够保护内部器官免受高温和紫外线的伤害,并在猛烈的风暴中生存下来,在这片独特的栖息地找到食物。这些特性使它们成为材料科学和极端生物适应学研究重要的研究对象。该研究小组将研究结果发表在2021年9月6日的《海洋生物学》(Marine Biology)杂志上。 海洋漂游物种一生都在公海海面漂游,经历风暴,以海洋表面或海底的微小猎物为食。虽然在哪里可以找到它们的信息是确定的,但关于它们的遗传变异,以及洋流、温度和风等物理因素如何影响它们的分布,我们知之甚少。 该研究小组对从墨西哥海岸到秘鲁以及远至夏威夷的三种海洋漂游物种进行了基因研究,他们用浸网从海洋表面抓取了大多数样本。科研人员对这三个物种近400个样本进行了基因测序和遗传分析。研究人员发现了不同物种之间明显的基因变异,说明三种物种存在截然不同的演化过程。其中最古老的一种(Halobates splendens),被发现在近一百万年前就扩大了它的种群。Halobates micans与Halobates sobrinus这两个较年轻的物种被发现在10~12万年前大量增加。 令人惊喜的是,物种种群扩大时间与过去的气候事件相吻合。如,H.splendens在秘鲁洋流起源于南美洲海岸冷舌的丰富、多产的水域中被发现。气候数据显示,这种表面冷水的物理特征在一百万年前就出现了,与H.splendens遗传多样性和种群增长时期正好一致。另外两个物种H.sobrinus和H.micans被认为在中美洲温暖、相对贫瘠的水域中多样化。当El Niño气候模式导致温暖的海水进入东太平洋时,这两个物种的数量都增加了。约10万年前,El Niño效应在H.sobrinus和H.micans的栖息地尤其强烈,这与这些物种发展出现代基因模式和种群规模的时间相符。 研究人员把海洋漂游物种数量的增长与化石记录表明现代洋流首次形成的时期相匹配。研究结果强调了气候条件对海洋种群的深刻影响。随着未来几十年持续的气候变化加速,这些结果也有助于理解海洋生物的命运。为了扩大认知,未来将通过基因组继续研究这种神秘海洋昆虫的种群动态。基因数据研究对海洋漂游生物特别有用,因为我们无法在它们的自然环境中观察其行为,以追踪它们的种群。(於维樱编译) 查看详细>>

来源:美国斯克里普斯海洋研究所 点击量:57

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