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1 华南近海发现2个鱼类新物种--南海海蛾鱼和中华海蛾鱼 2022-08-06

中国科学院南海海洋研究所研究员林强团队在海龙目鱼类资源与分类领域取得研究新进展,基于近岸海龙目鱼类资源调查和系统分类研究,在我国南海和东海近岸海域发现了2个海蛾鱼新种,分别命名为南海海蛾鱼(Spinipegasus nanhaiensis sp.nov.)和中华海蛾鱼(Pegasus sinensis sp.nov.)。相关成果相继发表在Zootaxa(《动物分类学》)和Zoological Research(《动物学研究》)杂志上。 海蛾鱼是一类小型底栖的海洋硬骨鱼类,隶属于海龙目,海蛾鱼科,广泛分布于从南非到夏威夷的印度-太平洋温带和热带近岸海域。长期以来,海蛾鱼作为药源生物在中药材市场广受青睐,同时在水族观赏市场也大量流通。统计显示,仅在菲律宾薄荷岛一地,每年就有70多万条海蛾鱼被交易。有学者认为,海蛾鱼的种群密度较低且存在“一夫一妻”的单配制繁殖特征,加之其较弱的扩散能力,使得海蛾鱼可能对于高强度的捕捞活动十分敏感,其野生种群也正面临巨大威胁。 然而有关海蛾鱼分类及种群资源的研究十分匮乏,为避免其物种资源尚未被充分认知就可能面临绝灭的困境,研究人员对我国近海的海蛾鱼物种开展了系统的调查和研究。我国之前共记录有海蛾鱼3种,主要分布在福建及其以南的近岸海域,通过对样本的形态和遗传学信息的综合分析,研究团队在厦门、阳江和北海海域确认2个新的海蛾鱼物种。其中,中华海蛾鱼(Pegasus sinensis sp.nov.)模式产地为福建厦门近海,其原本一直被认为是飞海蛾鱼(Pegasus volitans);南海海蛾鱼(Spinipegasus nanhaiensis sp.nov.)模式产地为广东阳江近海,其长期以来被认作短尾海蛾鱼(Spinipegasus laternarius)。新增的2个海蛾鱼新种正模及副模标本目前保藏在中国科学院南海海洋生物标本馆,全球海蛾鱼科鱼类自此从6种增加至8种,其中我国近海共分布有5种。 海蛾鱼科在现行的分类系统中仅包含海蛾鱼属(Pegasus)和宽海蛾鱼属(Eurypegasus)两个属,而Spinipegasus是作为一个亚属被划分在海蛾鱼属(Pegasus)中,曾有学者提出将Spinipegasus划分为一个独立的新属,但是一直未得到充分的证据支持。研究团队通过对海蛾鱼科物种的线粒体基因组测序,基于系统进化分析发现海蛾鱼属(Pegasus)和宽海蛾鱼属(Eurypegasus)形成姐妹群,两者的亲缘关系更近,而棘海蛾鱼属(Spinipegasus)则聚类在海蛾鱼属和宽海蛾鱼属之外,该结果充分支持了先前研究中提出的将棘海蛾鱼属Spinipegasus划分为独立属的观点。本研究结果增进了我们对于海蛾鱼科物种资源的认知,同时也为我国近海海洋生物多样性保护研究提供了重要科学参考。 南海海洋所2018级硕士研究生张荣荣和2021级博士研究生张颖懿分别为两篇文章的第一作者,林强和助理研究员王信为通讯作者。研究工作得到了国家自然科学基金、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等项目的联合资助。 相关论文信息:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33311061/,https://www.zoores.ac.cn/en/article/doi/10.24272/j.issn.2095-8137.2022.109 查看详细>>

来源:中科院南海海洋研究所 点击量:1

2 大气环流型和全球变暖协同导致超级热浪事件 2022-07-31

2022年北半球入夏以来,包括美国、欧洲乃至我国境内,接连出现了罕见热浪。持续高温让很多中国老百姓第一次听说了“热射病”这种严重中暑可致死的疾病。习惯了凉爽夏季的英国民众面对超过40度的破纪录高温措手不及,伦敦多处爆发野火,消防和医疗体系告急。 近百年特别是近半个世纪以来,全球地表温度表现出前所未有的强烈增暖。政府间气候变化专门委员会最新发布的第六次气候变化评估报告(IPCC AR6)指出,相对于1850-1900年,2001-2020年平均全球地表温度升高了0.99(0.84-1.10)℃。与此同时,区域气候也发生了一定程度的改变,特别是极端天气发生频率显著增加,强度也不断提高,对生态系统、人类生活和社会经济都产生了严重影响。 这不禁让人回想起去年北半球“发烧”的新闻:2021年6月底至7月初,北美西部发生了一次前所未有的超级热浪事件,气温打破了多地有观测以来的历史纪录,加拿大的英属哥伦比亚省利顿镇甚至出现了49.5℃的历史最高气温。此次超级热浪事件导致了数百人死亡,造成了沿海生物的大量死亡,引发了可怕的森林野火。  中国科学院南海海洋研究所研究员王春在团队7月22日发表在Advances in Atmospheric Sciences上的研究,利用逐日的大气再分析资料,定义了与此次北美超级热浪事件发生发展相关的大气环流异常模态,重建了本次超级热浪事件发生演变过程,确定了大气环流异常信号的来源;并通过第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)中的检测归因模式比较计划(DAMIP),估算了中等排放情景(SSP245)下,2021-2100年北美西部发生类似本次热浪事件的概率。这项研究对于热浪事件的形成与发展,以及了解未来情景下热浪事件的变化都具有重要的学术价值。  研究发现,从物理机制角度来说,局地“热穹顶”形成是本次超级热浪事件发生的最关键原因,而引发“热穹顶”的异常大气环流信号则主要来自于北太平洋和北极,并与北极极涡的异常活动有关。实际的气候变化可以由自然内部变率,自然外强迫(例如太阳、火山)和人为外强迫三部分引起。除了异常大气环流这一自然内部变率以外,研究发现人为外强迫对这次北美热浪事件也具有重要影响。那从长期来看,自然外强迫和人为外强迫对类似本次热浪事件的发生分别有多少贡献?在未来,类似的极端事件发生概率是否又会不断增加?  为了回答这些问题,研究人员利用第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)中的检测归因模式比较计划(DAMIP),通过极端事件的检测与归因方法,探究自然外强迫和人为外强迫对本次极端事件的影响。论文第一和通讯作者王春在指出,从长期来看,温室气体排放为主的人类活动不仅是逐日气温增加的主要原因,也会大幅度增加类似热浪事件发生的概率。根据CMIP6模式数据估算,在中等排放情景(SSP245)下,2021-2100年北美西部地表大气温度的概率密度曲线将整体向更高的温度移动,这也将导致北美西部发生类似本次热浪事件的概率从1.2%提高到32.18%。这也进一步说明,如果不采取适当的减排措施,以往百年一遇的超级热浪事件在未来将会变成常态,并将严重威胁人类健康与生态平衡。 相关论文信息:Wang,C.Z.,J.Y.Zheng,W.Lin,and Y.Q.Wang,2022:Unprecedented heatwave in western North America during late June of 2021:Roles of atmospheric circulation and global warming.Adv.Atmos.Sci.,https://doi.org/10.1007/s00376-022-2078-2. 小知识:什么是热穹顶? 热穹顶是指高层大气热高压在一段时间内停滞不动,高压与附近低压之间的大气环流形成了稳定的“Ω”型,高压像个罩子一样把热空气盖在热浪发生区域,同时阻止了冷空气进入,使热穹顶里的温度越来越高,从而引发热浪或超级热浪事件。进一步,为什么高层大气热高压会使地表大气温度升高?这就不得不提大气中的下沉绝热增温现象:当气团下沉运动时,若与外界没有热量交换的情况下,由于外界气压比起团内部气压高,会压缩气块使气团体积缩小,同时气团内气体被压缩做功,内能增加,温度上升,这种现象称为下沉绝热增温。具体来看,靠近地面的低层空气被地面加热后,在热穹顶里上升,但是由于上层是高气压,又被上层的高气压压回地面,如此这样的下沉绝热增温循环导致热穹顶里的温度越来越高。同时,稳定的“Ω”型大气环流,使得冷空气无法进入热穹顶,热穹顶内部的气温无法降低,从而在热穹顶下方引发了持续性的超级热浪事件。 查看详细>>

来源:中科院南海海洋研究所 点击量:2

3 德研究人员开发一种国际标准化水下图像元数据格式 2022-07-30

数以千计的深海图像存储在世界各地海洋研究机构的服务器上。到目前为止,这些视频和照片很难通过互联网找到,因为它们的分类和描述不一致。德国赫姆霍兹协会(GEOMAR)联合亥姆霍兹海洋研究中心、阿尔弗雷德韦格纳研究所、亥姆霍兹极地和海洋研究中心和赫尔姆霍兹中心等,合作开发了一种通用数据标准,以促进全球图像的使用。这一成果已发表在《自然科学数据》(Nature Scientific Data)杂志上。 越来越多的深海生活被安装在远程操作或自主水下航行器上的高分辨率相机记录下来。专家们对这些图像进行科学分析,以获取有关开阔海域和海底生命以及地质结构的信息。大量此类照片和视频数据存储在全球海洋研究机构的服务器上,但分类方式却大不相同。为了使这些丰富的数据在国际上可用,重要的搜索词和信息(如潜水机器人在记录过程中的位置、使用的相机技术、探险队的名字和参与的科学家姓名等)都必须以普遍可读的格式的图像文件存储。 新格式建立在国际公认的可持续研究数据管理公平原则之上。该首字母缩写词代表可查找、可访问、可互操作和可重用。其他研究人员可以根据其元数据获得的文件称为FAIR数字对象(简称FDO)。现在提出的用于水下图像的FAIR数据格式已被命名为iFDO。在某种程度上,它是一张信息索引卡,清楚地总结了对图像很重要的所有方面。它不仅包含有关图像数据本身的描述性信息,还包含指向图像数据的固定Web链接。 作为iFDO元数据格式的补充,该小组开发了几种软件工具,可以将iFDO格式用于各种生物或地质解释。另一个想法是在未来装备相机系统,以便在拍摄图像时自动生成iFDO格式的元数据。GEOMAR研究人员在M182远征期间使用研究船METEOR在大西洋测试了这项工作的效果。自主水下航行器ANTON、LUISE和ABYSS以及拖曳仪器和固定系泊设备上的摄像头在操作期间直接存储iFDO元数据。 图像和视频记录的一个特殊挑战是计算机无法自动评估。这与温度或深度测量不同,数值不能轻松存储并显示在图表中。另一方面,视频只是计算机的像素数据流。因此,必须首先对图像材料中的每个对象进行标记和定义。专家将此称为注释并为此使用专门的软件,例如比勒费尔德大学开发并在GEOMAR使用的生物图像索引和图形标记环境(简称BIIGLE)。 研究人员强调,iFDOS不仅可以用作元数据的标准,还可以用作注释的标准,并且有支持该格式的可用软件。FAIR的特点在于能够允许有效地重用数据:图像数据和注释因此也可以用于训练机器学习算法。由于它们已经在iFDO中以FAIR数据格式提供,因此机器学习算法的开发明显不那么复杂。(傅圆圆编译) 查看详细>>

来源:德国基尔亥姆霍兹海洋研究中心 点击量:5

4 使用人工地震波预测海啸 2022-07-30

地震和火山活动是由地球内部的过程引发的。里氏八级或八级以上的强烈地震可能与海啸相结合,会导致受灾地区人口大量遇难。德国赫姆霍兹基尔海洋研究中心(GEOMAR Helmholtz)、智利大学圣地亚哥分校等单位的科学家们利用海底地震数据绘制出地震的断裂行为及其传播方向,首次估计地震产生海啸的潜力。成果表明:海底地震数据有助于探索海底并估计强震的传播和由此产生的海啸灾害,该结果可以更好地对受影响的沿海地区进行风险评估,并对未来的旅游业提出旅行警告。该项成果最近发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上。 该项目仔细研究了2014年4月袭击港口城市伊基克周边地区的8.1级地震,此次地震未引发强烈海啸。该研究的分析与受影响地区沿海地区的安全以及旅游部门的旅行警告具有特别高的相关性。 研究数据由美国研究船MARCUS G.LANGSETH为期五周的海上作业获得。该航次从海面发射声波,穿透海底并被反射,可用于观察海底。作业使用8km的电缆记录了总长度为5,500公里的反射地震数据。利用此数据可以探测海底以下40多公里的深度结构,并且可以将板块边界等断裂带可视化。 绘制的伊基克地震破裂带表明:在地震传播的板块边界深处,地震信号非常微弱或不存在。另一方面,不受地震破裂影响的板块边界浅层区域可以被成像为强信号。研究人员将这种现象归因于板块边界的流体平衡。因此,沿板边界的流体量越多,测量中的信号就越强。相比之下,断裂带相对干燥,因此在数据中无法检测到。该分析提供了有关板块边界地球物理状态的信息。(李亚清编译) 查看详细>>

来源:德国基尔亥姆霍兹海洋研究中心 点击量:2

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