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1 深海传感器揭示珊瑚产生活性氧化物质 2024-02-27

活性氧(ROS)是多种生物过程的核心,是生物体与周围环境相互作用的重要媒介。然而,由于直接观测的缺乏,限制了我们对海洋ROS分布的了解。美国伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)的一项研究表明,深海珊瑚和海绵可以产生活性氧(ROS)超氧化物,ROS不仅作为一种应激反应产生,也是其功能的一个基本部分。 这项研究通过将SOLARIS深海化学发光原位传感器嵌入Alvin深潜器,直接测量了珊瑚周围的超氧化物。作为一种高度活跃的化合物,超氧化物在水中仅存在几秒钟。SOLARIS是一种智能仪器,可自主吸收珊瑚周围表面的海水,并在进行实时原位测量分析超氧化物浓度。这项研究有助于揭示珊瑚健康和活动的基本控制因素,帮助更准确地预测珊瑚生态系统对海洋变暖和气候变化的响应。(王琳编译;熊萍校稿) 查看详细>>

来源:美国伍兹霍尔研究所 点击量:73

2 虫黄藻介导了珊瑚的营养可塑性 2024-01-15

近日,自然资源部第三海洋研究所海洋生态保护与修复重点实验室郑新庆研究员团队联合厦门大学环境与生态学院和汕头大学,在Ecological Indicators发表题为“Symbiont genus determines the trophic strategy of corals:Implications for intraspecific competition for energy sources in coral reefs”的研究论文。该论文利用稳定同位素技术结合珊瑚共生体的多个生理参数耦合分析,揭示了共生虫黄藻差异对其宿主营养可塑性的影响,并基于营养生态位理论,探讨了珊瑚最大化利用环境中有限资源的潜在机制,为预测气候变化下不同珊瑚共生功能体的适应和分布提出新见解。自然资源部第三海洋研究所与厦门大学联合培养的王啟芳博士是本文的第一作者。 珊瑚礁是海洋中不可或缺的生态系统,在寡营养盐海域却拥有高初级生产力和高生物多样性的特点,被誉为“蓝色沙漠中的绿洲”。其中,造礁珊瑚宿主与其内共生虫黄藻之间的营养交互和再利用被认为是解释该悖论的主要原因。由于珊瑚宿主权衡自养(即通过共生体合成并转运光合作用产物)和异养(即摄食环境中的食物)的能力在很大程度上决定了他们对环境的适应性以及抗逆性,因此珊瑚的营养策略及其可塑性受到了广泛的关注。然而,驱动珊瑚营养策略调整的潜在因素和营养策略差异的功能意义仍不清楚。 海南岛南部是我国典型的近岸珊瑚礁生态系统。其中,鹿角杯形珊瑚(Pocillopora damicornis;Pd)是区域内的优势种。前期的研究发现,该种可与C属(Cladocopium)或D属(Durusdinium)虫黄藻形成稳定的共生关系(简称PdC或PdD)。研究团队采集了不同季节相同深度的Pd和潜在外源食源(浮游动物和颗粒有机物),利用实时荧光定量聚合酶链式反应(qPCR)对Pd进行主导共生虫黄藻属的鉴定(PdC:42个;PdD:47个)。在生理性状上,分析了PdC和PdD的差异,并利用使用碳、氮稳定同位素技术评估了珊瑚营养策略的时空变动特征。 与PdD相比,PdC共生虫黄藻密度低约60%,但其单位藻细胞叶绿素含量高约30%,表现出更强的光合作用效率,其虫黄藻有着更富集的δ13C。此外,从生理参数的季节变动角度看来,环境条件的变化对PdC的影响显著大于PdD,说明两种珊瑚共生体对环境变化的适应机制存在区别。环境敏感型PdC可能是通过不断调整自身生理过程来适应环境变化,而环境耐受型PdD则可能是通过保持稳固的共生关系来面对外界环境的变化。 本研究首次发现共生不同属虫黄藻的同种珊瑚各自占据独特的营养生态位,揭示了虫黄藻多样性在珊瑚宿主营养生态位特化中的作用。该现象曾被报道于不同珊瑚物种之间,并被认为是珊瑚优化种间空间等资源竞争的证据。据此,本研究所发现的珊瑚种内营养生态位的特化,表明了PdC与PdD对于营养来源的差异化利用,有助于珊瑚在群落水平上最大限度的利用有限的资源,并支持了共生藻多样性在不断变化的海洋环境中对珊瑚宿主的营养适应以及生态位扩张具有关键作用。 本研究分别通过定性(珊瑚宿主与虫黄藻的碳、氮同位素差值,营养生态位叠度,质心欧氏距离)和定量(贝叶斯混合模型)的方式估算了Pd在不同季节的相对营养来源。发现Pd可以根据季节间环境种资源可利用性差异调整自身主导营养策略,即夏季更依赖自养过程(虫黄藻)而冬季更依赖异养过程(浮游动物等),而共生不同虫黄藻Pd的营养可塑性具有明显差异。其中,PdC的自养相对贡献在不同季节间的变幅高达37.1%,较PdD高23.3%,表现出了更高的营养可塑性。此外,PdC和PdD分别在冬季和夏季表现出更强的异养能力,这意味着他们分别在相对低温和高温的条件下具有更强的抗胁迫能力。该结果从营养生态学的角度,耦合了气候变化背景下共生C和D属虫黄藻珊瑚共生功能体的空间分布趋势。 近年来,自然资源部第三海洋研究所海洋生态保护与修复重点实验室珊瑚研究团队在珊瑚礁退化和适应机制方面开展了深入的研究,尤其在虫黄藻调节珊瑚宿主响应环境变化的动态过程及其生理机制,团队发现了不同基因型虫黄藻会与珊瑚宿主会形成生理功能迥异的共生体,强调了不同类型虫黄藻对珊瑚响应热胁迫的调控作用,为评估珊瑚对全球变化的弹性适应提供了独特的视角。结果先后在Microbiome、Ecological Indicators等期刊发表。本论文是上述文章的基础了进一步利用稳定同位素技术探讨了共生虫黄藻差异对其宿主营养策略的影响,为预测气候变化下不同珊瑚共生功能体的适应和分布提出新见解。 ¤本文链接 Wang,Q.,Zheng,X.,Zhou,X.,Zhang,H.,Cai,L.,Leung,J.Y.S.,Huang,L.,2024.Symbiont genus determines the trophic strategy of corals:Implications for intraspecific competition for energy sources in coral reefs.Ecological Indicators.158,111477.https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2023.111477,中科院2区Top,影响因子6.9. 查看详细>>

来源:国家海洋局第三海洋研究所 点击量:615

3 印-太海域珊瑚礁生物互作对生物地理格局演化影响取得新进展 2024-01-07

近日,中国科学院南海海洋研究所海洋生物多样性演化与分子生态学学科组聚焦珊瑚礁关键生物类群的多样性形成与演化问题,将物种分布模型与物种相互作用进行耦合解析,创新性发现珊瑚礁物种的生物地理分布演化规律及其对未来气候变化响应的模式,相关研究成果“Considering biotic interactions exacerbates the predicted impacts of climate change on coral-dwelling species”发表于生物地理学著名旗舰期刊Journal of Biogeography上。中国科学院南海海洋研究所研究员张志新、博士生马少博为论文共同第一作者,研究员林强为论文通讯作者。 全球变化下的珊瑚礁生物多样性形成与演化问题是当前海洋科学研究领域的前沿问题。在海洋领域内,传统的研究通常基于物种分布信息和环境信息进行物种分布模型构建,而忽略了物种之间相互作用带来的影响,最终的模型预测结果往往难以准确评价物种的地理分布格局特征,从而导致在对海洋关键生物类群进行科学保护过程中造成信息偏移或错误。 众所周知,海洋珊瑚礁生态系统中蕴藏着丰富而微妙的生物共生、共栖等过程,这些种间关系构成了一个错综复杂的生态网络,从而有效维持了珊瑚礁生物多样性的稳定性。本研究以6种造礁石珊瑚及其9种共栖梯形蟹(亦称珊瑚蟹)为代表性物种,围绕物种间互作关系如何影响物种分布规律这一热点问题,结合多次南海航次调查及文献资料分析结果,率先明确了梯形蟹与石珊瑚之间的共栖选择与物种互作关系;基于12万余条物种分布信息和6个环境变量参数构建模型,创新性量化了石珊瑚对梯形蟹地理分布格局的影响特征;与传统模型相比,在模型中纳入珊瑚礁物种的种间关系后,梯形蟹物种多样性预测结果在超过50%以上的分布区域发生了显著变化,证实石珊瑚对梯形蟹地理分布格局具有重要影响。 同步研究表明,在未来气候变化下,6种宿主珊瑚适宜生境(栖息地)约将丧失1/6。考虑宿主珊瑚的影响后,珊瑚共栖梯形蟹在未来全球变化中将丧失更多的适宜生境,据此,本研究特别强调了保护珊瑚礁栖息地是海洋生物多样性保护的重要基础。 该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国科学院南海海洋研究所自主项目等联合资助。 文章链接:https://doi.org/10.1111/jbi.14789 查看详细>>

来源:中科院南海海洋研究所 点击量:400

4 加拉帕戈斯群岛发现新的珊瑚礁和海山 2023-12-09

在2023年9月18日开始的科考活动中,施密特海洋研究所通过ROV SuBastian机器人在加拉帕戈斯群岛周围水域发现了两个原始珊瑚礁。这是该研究所继2023年4月首次在该保护区发现深海珊瑚礁后又一重大发现。此次发现的珊瑚礁位于水面以下370米至420米,长度最大超过800米,最小也有250米。这项深海珊瑚新发现进一步证实了深海栖息地对于维持海洋环境的重要性。 此外,科学家们还新发现了两个海山,并使用激光扫描技术对其完成了高分辨率地图(2毫米)绘制。除了调查加拉帕戈斯的珊瑚生物多样性外,科学家们还探索了可可岛西南部的海底山脉,并研究了加拉帕戈斯海底山脉和哥斯达黎加海底山脉珊瑚群落之间的联系,为东热带太平洋海洋走廊的管理提供了数据。(张灿影编译;熊萍校稿) 查看详细>>

来源:美国伍兹霍尔研究所 点击量:406

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