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1 利用海洋环境噪声透视珊瑚岛礁三维地质结构取得重要进展 2022-06-22

近日,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研究员夏少红团队,以突破珊瑚岛礁本体浅表三维精细成像为目标,在南海典型珊瑚岛礁开展了基于海洋环境噪声的探测试验和成像研究,相关研究成果近日发表在工程学领域TOP期刊Engineering《工程学》上。 珊瑚岛礁作为海洋中宝贵的国土资源,不仅是海洋资源开发和海洋权益保护的重要基地,也是研究区域构造演化和全球环境变化等前沿科学问题的重要载体。我国南海发育大量珊瑚岛礁,总面积约37200km2,形成岛礁林立的独特海洋地貌景观。这些珊瑚岛礁在形成演化过程中,受当时气候、海平面变化及岛体沉降与抬升等因素的影响,地层中普遍发育松散砂砾层及不整合面,常出现溶蚀和孔洞,这既为岛礁的开发利用埋下了潜在的地质灾害隐患,也为研究南海构造演化和环境变迁提供了理想窗口。然而,受作业条件限制,传统海洋地球物理技术和钻井样品很难呈现珊瑚岛礁本体精细的三维浅表地质结构,且作业成本高、效率低。因此,如何发展一种适合珊瑚岛礁特殊环境的经济高效三维成像技术,是珊瑚岛礁工程开发利用和可持续发展中需要解决的迫切问题。 研究人员通过在南海典型岛礁布设密集地震台站,进行了海洋环境噪声数据采集及噪声信号详细分析。研究结果表明海洋中孤立珊瑚岛礁的背景噪声信号大致可分为1赫兹以下、1-5赫兹和5赫兹以上三部分,其中5赫兹以下噪声频谱特征在不同台站均具有很好的一致性,5赫兹以上却存在显著差异;通过对不同时长连续波形的对比研究,研究人员发现对于珊瑚岛礁5赫兹以下噪声信号,仅需12小时或1天时长的连续波形即可获取高信噪比且对称性良好的互相关函数,这为今后高效、低成本获取岛礁三维结构提供了重要依据;进一步的三维结构成像结果表明,珊瑚岛礁浅表地质结构具有明显的分区性,且与岛礁向海侧的外礁坪地层胶结程度差异性特征一致。同时,研究还发现珊瑚岛礁发育有两个低速层位,与钻井岩芯样品揭示的高孔隙层位具有很好的一致性,反映了岛礁形成过程中经历了多次地层暴露、强烈风化的地质事件。 该项研究表明,利用海洋中丰富的环境噪声信号,能够经济高效、环境友好地获取珊瑚岛礁浅表精细结构,是未来岛礁工程地质探测的优选方案之一。 该研究由中国科学院战略性先导科技专项任务(XDA13010101),海南省重点研发计划(ZDYF2020198),广东特支计划本土创新创业团队(2019BT02H594)等共同资助完成。 相关论文信息:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095809922002223 查看详细>>

来源:中科院南海海洋研究所 点击量:10

2 英国标志性珊瑚栖息地或因气候变化向北扩展 2022-06-15

由英国埃克塞特大学(University of Exeter)研究人员发表在《PeerJ》上的一篇研究成果表明,在英国水域发现的一种标志性珊瑚物种(粉红海扇)可能会因气候变化而扩大其范围。粉红海扇是一种软珊瑚,生活在从地中海西部(南部范围)到爱尔兰西北部以及英格兰和威尔士西南部(北部范围)的浅水区。该物种在世界范围内被归类为“脆弱”物种,根据2006年英国国家自然科学基金法案,将其列为英格兰和威尔士的主要重要物种。 这项研究发现,随着全球气温的上升,该物种可能会向北扩散,包括英国海岸周围。该结果可用于确定保护粉红海扇种群的优先区域。研究建立了模型来预测粉红海扇的当前和未来栖息地(2081~2100),覆盖比斯开湾、不列颠群岛和挪威南部。模型预测显示,在目前粉红海扇目前的北部范围界限之外,尚未观察到该物种定居的地区,目前有适合栖息地。 目前尚不清楚为什么粉红海扇还没有在这些地区栖息。可能的障碍包括幼虫的分散不足以及物种之间对空间和资源的高度竞争。使用称为RCP 8.5的高排放全球变暖情景进行未来预测,该研究揭示了粉红海扇当前范围以北的合适栖息地有所增加,因此该物种可以在2100年之前向北传播。 研究还发现,预计在未来60~80年内英国西南部、海峡群岛和法国西北部的现有栖息地仍将适合该物种。该研究检查了另一种指状软珊瑚物种。对于这个物种,未来的预测显示,在研究区域南部,合适的栖息地总体上会减少,而该物种分布的北部会随之增加。 像许多八角珊瑚物种一样,粉红海扇在生态上很重要,因为它们增加了珊瑚礁系统的复杂性并支持海洋生物多样性,特别是当它们形成密林时。它们还可以用作生态系统健康的更广泛指标,因为分散或患病的菌落可能是环境退化的指标。 这项研究强调了气候变化对海洋生态系统的复杂影响,其中一些物种的范围通过向极地移动来应对变暖。在快速变化的栖息地中,一些物种可能会成为短期的“赢家”,通常是那些喜欢温暖条件的物种。面对加速变暖,这些物种能够继续扩张并从中受益多久,还有待观察。(於维樱编译) 查看详细>>

来源:英国埃克塞特大学 点击量:39

3 研究揭示冷水珊瑚如何应对全球变暖 2022-06-15

热带珊瑚和冷水珊瑚会对环境(温度、盐度和pH值)的变化做出反应。德国不来梅大学海洋环境科学研究中心(MARUM)Rodrigo da Costa Portilho-Ramos博士领导的一项研究中,研究人员探究了由气候变化导致的温度升高如何影响冷水珊瑚。为此,他们详细研究了这些珊瑚在过去2万年中对环境变化的反应。相关研究成果已于5月19日发表在《PLOS生物》(PLOS Biology)上。 冷水珊瑚,尤其是Lophelia pertusa,是复杂珊瑚礁结构的设计师。它们为深海生物的重要栖息地打下了基础,这些生物在该结构内得到庇护并获取食物。然而,珊瑚礁对变化的环境反应非常敏感。这些因素包括海水变暖、酸化、氧气含量下降和食物供应的变化。例如,作为全球气候变化的结果,这些参数中的任何一个变化都会影响整个珊瑚礁的健康。因此,根据这项研究,了解这些生态系统对环境变化的反应是非常重要的,以便在未来更好更有效地保护它们。 Portilho-Ramos及其同事检查了北大西洋和地中海六个冷水珊瑚地点的沉积物,以确定可能引发冷水珊瑚死亡和随之而来的扩散的关键参数。这些沉积物中储存着能够洞悉过去环境状况的信息,从而帮助研究人员确定冷水珊瑚何时以及为何增殖。研究人员们指出,这些研究结果也揭示珊瑚如何应对未来的气候变化。该研究分析了过去2万年(自上一次冰期以来全球普遍变暖的时期)中最重要的环境因素的变化,并将它们与冷水珊瑚的出现进行了比较。 Portilho-Ramos强调,当食物供应或水中含氧量发生变化时,珊瑚就会消失或返回某个地区。冷水珊瑚以微小的浮游生物和其他由洋流输送的颗粒为食。海水的温度和盐度对冷水珊瑚的死亡率和增殖几乎没有影响。他们认为食物供应和氧气的可用性是决定冷水珊瑚生死的主要因素。目前还不清楚海洋酸化在长期内会产生什么样的影响,因为这一参数没有古海洋学指标。 作为生态系统的“工程师”,冷水珊瑚对深海生物多样性热点的形成做出了重大贡献。基于其对食物网和营养循环的重要作用,冷水珊瑚礁提供了重要的生态系统服务。为了在未来气候变化的影响下继续提供这些服务,该研究的结果为制定此类深海生态系统的知识管理战略奠定了重要基础。(刁何煜编译) 查看详细>>

来源:德国不来梅大学 点击量:39

4 借助大型海洋保护区保护珊瑚礁免受气候变化的影响 2022-05-31

海洋是地球上生态系统最多样化的地区之一,但全球气温升高正在导致包括珊瑚在内的许多海洋生物灭绝。珊瑚礁是地球上必不可少的生态系统,可以保护海岸线免受侵蚀和风暴,它们对旅游业和其他经济领域等也至关重要。 美国俄亥俄州立大学研究人员最近的一项关于气候变化对珊瑚礁的影响的研究表明:确保6000多种珊瑚物种的未来,需要更多的国际合作。这项研究成果发表在《全球变化生物学》(Global Change Biology)杂志上,文中建议使用中尺度保护区或延伸数千英里、通常跨越国界的区域来保护这些海洋环境。 研究人员认为,目前全球气候变暖是对珊瑚礁的第一大威胁。考虑珊瑚礁保护时,不能限制在国家地理边界上。跨国界的保护区会保护珊瑚礁至关重要。但是,由于各国政府之间的保护政策不同,这可能会使珊瑚礁环境变糟。 尽管珊瑚礁仅占地球海洋表面积的不到0.1%,但大约30%的海洋物种在某种程度上与它们有关。由于海水温度上升,世界各地的珊瑚礁都经历着越来越严重的珊瑚白化。研究人员表示大规模白化事件是生态系统健康状况下降的一个指标。气候变化导致珊瑚礁白化的频率和强度在增加,而且海洋变暖也在改变珊瑚礁的组成和复杂性。在这种情况下,珊瑚礁的未来可能看起来很严峻。但也有一些乐观的观点认为,即使全球珊瑚数量减少,珊瑚物种的遗传多样性也有助于确保一些珊瑚能够适应和恢复。虽然迫切需要减少全球温室气体排放,但还需要采取广泛的跨学科方法来创建局部和大型海洋保护区。这项研究得到了美国国家科学基金会的支持。(李亚清编译) 查看详细>>

来源:美国俄亥俄州立大学 点击量:14

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