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1 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

2 全球变暖威胁到北极绿洲的存在 2021-09-16

赫尔辛基大学(University of Helsinki)环境变化研究小组(ECRU)参与了一项国际项目,该项目调查了北极最重要绿洲的千年历史,以及气候变化对绿洲未来的潜在影响。北水冰间湖(North Water Polynya)是一片终年开放的水域,位于格陵兰岛西北部和加拿大埃尔斯米尔岛之间,每年约有8个月的时间被海冰覆盖。该地区被称为北极绿洲。在这项研究中,海洋和湖泊沉积物中保存的微化石和化学生物是分析绿洲历史演化的关键,可揭示过去6000年北水冰间湖的历史变化。 在海洋环境中,硅藻和其他微藻是北水冰间湖初级生产力的主要来源,它维持着一个多样化和独特的生态系统,为各类物种在恶劣的北极环境中提供了避风港。北极的关键物种(如北极熊、海象和独角鲸)也在那里茁壮成长。对于依靠狩猎和捕鱼为生的土著居民来说,这一地区是北半球最大的冰间湖,是他们的生命线。根据这项研究,大约在4400-4200年前,冰间湖是稳定的,当时人们从加拿大越过冰冻的纳勒斯海峡(Nares Strait)来到格陵兰岛。 然而,冰间湖的稳定性在过去的几千年里发生了变化:在2200-1200年前间冰期期间,该地区生产力急剧下降。当初级生产力较低时,处于食物网上层的生物,如浮游动物、鱼类和海洋哺乳动物的数量会显著减少。研究人员指出,在研究冰间湖的6000年历史中,格陵兰岛西北部的气温从未达到过目前的水平。人类活动导致的全球变暖和海冰减少导致冰间湖不稳定。这片区域是由有利的洋流和风维持的,特别是位于冰间湖以北的一座冰桥,它阻止了北冰洋中浮冰进一步向南移动。现在,气候变暖正威胁着这个天然屏障的形成。如果气温像预测的那样继续上升,这片北极最重要的绿洲可能会消失。减缓气候的变化是十分必要的,这样北极土著居民才有机会适应他们未来的生活条件。(刘思青编译) 查看详细>>

来源:芬兰赫尔辛基大学 点击量:53

3 大西洋变暖迫使鲸鱼进入新的危险栖息地 2021-09-16

卡罗莱纳大学和康奈尔大学领导的一项新研究表明,海洋变暖迫使濒临灭绝的北大西洋露脊鲸离开其传统和受保护的栖息地,使这些动物面临更致命的船只撞击和灾难性的商业捕鱼,大大降低了出生率,研究成果已发表在《海洋学》(Oceanography)杂志上。 研究人员指出缅因湾的大部分变暖并不像人们想象的那样来自大气或海洋表面,而是海洋表面下数百英尺斜坡水的入侵。自2010年以来,露脊鲸的出生率持续下降,其数量估计下降了26%。十年前北大西洋露脊鲸的数量超过500头,但是,目前估计鲸鱼的数量只有356头。研究人员表示,如果不改进其管理,未来几十年内,露脊鲸的种群数量将会减少并可能灭绝。该物种目前已被国际自然保护联盟濒危物种红色名录视为极度濒危物种。 研究人员熟悉这里的每一只露脊鲸,因此,当露脊鲸与人类发生冲突时,比如大型船只撞击或商业捕鱼,科学家可以很容易地识别出它们的尸体。由于气候变暖,大西洋经向翻转环流正在放缓,导致墨西哥湾流向北移动,向缅因湾注入更温暖、更咸的斜坡水。变暖的缅因湾减少了桡足类动物的数量,桡足类是一种微小的甲壳类动物,是露脊鲸最喜欢的食物。这降低了露脊鲸的出生率,并迫使鲸鱼放弃在缅因湾的仲夏觅食地。相反,鲸鱼向北游向了圣劳伦斯湾较凉爽的水域。 自2015年以来,科学家们目睹了越来越多的露脊鲸在圣劳伦斯湾觅食,那里没有任何保护措施来防止船只撞击和渔具缠绕。这导致了美国国家海洋和大气管理局NOAA在2017年宣布的异常死亡事件,当时确认了17头露脊鲸死亡,大部分发生在圣劳伦斯湾。2019年发现10头露脊鲸死亡,而2020年和2021年,迄今为止已有4头露脊鲸死亡。 研究人员表示,已经没有时间可以浪费,不断变化的气候可能会导致露脊鲸的数量发生迅速而出乎意料的变化。海洋科学家希望在无绳捕鱼设备、船只限速执法以及生态系统预测与监测方面尽快有新的政策。(张灿影编译) 查看详细>>

来源:美国康奈尔大学 点击量:56

4 研究发现阳光可以将海洋塑料分解成数万种化合物 2021-09-16

伍兹霍尔海洋研究所的科研人员最近了解到,阳光会将塑料转化为一系列聚合物、溶解物和气相产物。这项研究发现,这种化学反应可以产生成千上万的水溶性化合物。在几周的时间里,分解成这么多的化合物,比以前所理解的要复杂至少十倍。 研究人员指出,越来越多的证据表明,塑料的光化学转化是地表水中的一个重要转化过程,这对人们普遍认为的塑料在环境中持久存在的假设提出了挑战。 科学界、政策制定者、产业界等普遍假设,阳光照射只是将大型塑料物理分解成微塑料,而微塑料随后会在环境中永久存在,而这项新发现从根本上挑战了这一认识,并表明阳光不仅有助于塑料的物理破碎,而且会在化学上改变塑料,产生一系列不再与母体材料相似的转化产物。 研究人员指出,我们不仅需要考虑被扔到环境中的最初塑料的命运和影响,还需要考虑这些材料的转化物所带来的影响。我们还不知道这些产品可能对水生生态系统或碳循环等生物地球化学过程造成什么影响,虽然塑料分解速度比预期快似乎是一件好事,但不清楚这些化学物质会如何影响环境。 该研究调查了三家主要零售商生产的四种不同的一次性消费聚乙烯塑料袋在阳光下的分解情况,并将它们与纯聚乙烯薄膜进行了比较。大多数塑料,包括这些零售塑料袋,不仅仅是一种纯基树脂,而是包含一种复杂的化学添加剂配方,使塑料具有某种行为或外观。每个零售商的塑料袋中约有三分之一是无机添加剂。由太阳光产生的有机化合物在国家高磁场实验室进行了分析,该实验室设计并开发了一种质谱仪,配备了21特斯拉磁铁,达到了世界上最高的质量分辨率和精度。 研究人员发现,在阳光照射下,四个零售商袋可生产约5,000个配方(对于Target袋)至15,000个配方(对于Walmart袋)。他们还发现,纯塑料和零售塑料的配方组成不同。以前对海洋塑料的许多研究通常使用纯聚合物,而纯聚合物在海洋环境中是塑料的不良替代品。论文呼吁研究界“接受海洋中塑料的不同配方和阳光驱动的转变”,以便全面准确地了解海洋塑料污染的命运和影响。 研究人员认为该研究为未来制造持久性较差的塑料提供了可行和可实现的方法。只要简单地修改配方中的成分,塑料行业就可以使产品在达到使用寿命后更容易分解。(王琳编译) 查看详细>>

来源:美国伍兹霍尔研究所 点击量:49

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