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1 BGC-Argo浮标为海洋健康和全球碳循环提供新的视角 2021-09-16

微观海洋生物在海洋乃至地球生态中扮演着重要的角色。就像陆地上的植物一样,微小的浮游植物通过光合作用消耗二氧化碳,并将其转化为有机物和氧气,这种生物转化被称为海洋初级生产力。 在?美国国家科学基金会(NSF)资助下,蒙特利湾水族馆研究所的科学家在《自然地球科学》(Nature Geoscience)上发表了一项研究,该研究表明,一个机器人浮标舰队可以彻底改变我们对全球范围内海洋初级生产力的理解。 美国国家科学基金会极地项目办公室的项目主任Peter Milne指出,因为全球海洋是巨大的,而研究船只是取样有限,所以科学家们在构建和验证海洋地球系统模型时所需要的许多数据和属性都是缺乏的。有了数以百计、也许很快会有数以千计的机器人轮廓仪,人们对海洋有了新的认识,也找到了一种基于阵列的方法,来研究海洋在气候系统中的作用。 这些浮标收集的数据将使科学家能够更准确地估计碳是如何从大气流向海洋的,并为全球碳循环提供新的线索。浮游植物生产力的变化会产生深远的影响,比如影响海洋储存碳的能力,改变海洋食物网。科学家们强调,面对不断变化的气候,了解海洋在从大气中获取碳,并将其长期储存和汇聚过程是非常必要的。 Johnson提到,基于不完善的计算机模型,他们预测未来海洋浮游植物的初级产量将在持续升温的海洋中减少,但科学家们并没有办法进行全球规模的测量来验证模型,现在他们找到了方法。 众所周知,BGC-Argo分析浮标可以测量温度、盐度、氧气、pH值、叶绿素和营养物质。科学家首次部署BGC-Argo浮标时,设置浮标下沉到水下1000米(3300英尺)时,进行深度漂流,并同时开始自动编程工作,对水柱进行实时分析。BGC-Argo浮标可以持续下降到水下2000米(6600英尺),并完成测试,然后上升到水面。浮到水面后,浮标与卫星进行链接完成信息传输,将其数据发送到岸上的科学家,每隔十天重复完成的测试周期。这些浮标每年都会捕获到数以千计的图片,为科学家们验证模型提供了大量的数据支撑。(刁何煜编译) 查看详细>>

来源:美国国家科学基金会 点击量:60

2 长续航低冲击无人系统对“海底2030”至关重要 2021-09-16

截至目前,符合现代标准的海底测量数据仅覆盖全球海洋面积的21%。尽管许多沿海地区国家已制定计划来绘制领海区域的地形图,而这些水域主要集中于各国专属经济区。如果将这些专属经济区从绘制海洋面积中排除,则剩下的公海测绘面积不到15%。一方面公海水深大,用载人船进行勘测的成本高,且目前绘制海底地图的能力有限;另一方面受绘制公海海底地形图的动机限制导致当前公海测绘面积严重不足。随着深海采矿等海洋资源开发成为热点,公海测绘将成为当前国际海底地形测绘工作的重要事项。海底2030(Seabed 2030)是日本财团和GEBCO的联合项目,目标是到2030年绘制世界100%的海洋地图。“海底2030”项目的一个重大挑战是如何在预算有限的国家的低优先级区域绘制深海地形图。为了实现“海底2030”目标,项目组倡议在公海使用无人测量系统来加强海洋测绘工作,这样不仅可以加大的勘测力度,还可以通过减少海上人员和船舶产生的噪音污染、船外污染物排放来降低测绘作业对海洋环境的影响。 Saildrone Surveyor是一款长达22m,重14吨的水面无人驾驶自主航行器(USV),主要由太阳能和水能提供动力,并由风推动,开创了用于海洋测绘的长续航、低影响(LELI)无人艇的新时代。2021年6月,Saildrone Surveyor首次完成了从旧金山到檀香山的航次后抵达夏威夷。虽然穿越海洋对于Saildrone的自主水面航行器来说并不是什么新鲜事,但Saildrone Surveyor是一类新的、更大的装置,专为深海测绘而优化。Saildrone Surveyor携带着一系列通常只有大型载人勘测船才能携带的复杂声学仪器。28天Saildrone Surveyor航行了2,250海里,绘制了6,400平方海里的海底地形图。 此次航行的成功标志着人们探索地球深部的能力发生了革命性进展,解决了大载荷远程海上作业的挑战。目前可以在没有大型船舶和船员的情况下完成近海测量,大大降低了海底地形测绘的运营经济成本。未来Saildrone Surveyor还将可能应用于国土安全和国防应用。低碳解决方案对这些关键的海上任务具有重大意义。(李亚清编译) 查看详细>>

来源:海洋领导联合会COL 点击量:63

3 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

4 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

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