美国研究人员综合多年观测数据发现，自2005年以来，全球海洋中的微塑料污染物快速增长，目前可能总共有超过230万吨微塑料漂浮在表层海水中。 微塑料指直径小于5毫米的塑料颗粒，它们在海洋中累积会对生态系统造成威胁。为了全面评估海洋微塑料污染情况，美国“五环流研究所”的研究人员综合已有观测数据和该机构取得的新数据，分析了1979年至2019年间全球海洋表层海水中的微塑料颗粒数量和质量。 这些数据来自全球海洋中的11777个观测站。分析发现，1979年至1990年间，全球表层海水微塑料含量没有明显变化；随后出现了一些波动，在2005年之前的几年中呈下降趋势；在2005年后，微塑料含量持续快速升高，按估计平均值计算，从2005年到2019年微塑料颗粒数量和总质量都增长了约10倍。 根据模型估算，2019年全球表层海水中的微塑料总质量平均值约为233万吨，颗粒总数量的估计平均值约为171万亿。相关论文于8日发表在美国《科学公共图书馆·综合》杂志上。 研究团队认为，2005年之后海洋微塑料含量升高，可能与同时期全球塑料产量增长有关。此外，陆地垃圾的产生与处理、环境中旧有大块塑料的降解和破裂等因素也有影响。 2005年之前一些重要政策的实施曾有效减少了海洋微塑料，例如禁止船舶将塑料废弃物排入水域的《防止船舶污染国际公约》附则五。研究人员认为，从目前情况来看，全球对于防止海洋微塑料污染的努力还远不够。他们呼吁尽快实施强有力的全球治理，建立标准化的监测网，创建有执行力的国际公约。 2022年3月，第五届联合国环境大会续会通过了《终止塑料污染决议（草案）》，计划到2024年达成一项具有国际法律约束力的协议，推动全球治理塑料污染。 查看详细>>

深海冷泉由以甲烷等为主要成分的流体通过海底断层或裂隙等特定运移通道从沉积物层喷涌或渗漏而形成，通常可指示天然气水合物藏（可燃冰）的存在。作为研究地球深部生物圈的窗口，深海冷泉孕育了独特的生物群落与生态系统。微生物驱动着冷泉生态系统的碳、氮、硫等元素循环过程，对全球气候变化、极端生境的生命演化和可燃冰勘探等具有重要意义。近期，我所董西洋课题组在深海冷泉微生物生态与进化方面取得两项新进展。 进展1冷泉沉积物微生物种群的进化生态学 深海冷泉沉积物中有丰富多样的细菌和古菌，对生物地球化学循环有重大影响。虽然大量的研究已揭示了冷泉微生物群落的结构和功能，但对其微观多样性（即种群内遗传变异）仍知之甚少。对冷泉沉积物中的好氧甲烷氧化细菌（MOB）、厌氧甲烷氧化古菌（ANME）和硫酸盐还原细菌（SRB）进行微观多样性分析，发现它们在基因组水平上有着不同的进化轨迹，但普遍具有低同源重组率并受到较强的纯化选择。甲烷（pmoA和mcrA）和硫酸盐（dsrA）代谢相关的功能基因在这些微生物中多处于强烈的纯化选择状态。这些基因在不同类群中的进化轨迹有所不同，但在不同的位点上其功能是保守的。MOB、ANME和SRB的基因组及mcrA和dsrA基因的微观多样性具有深度依赖性，在不同位点的沉积物柱氧化还原带中受到不同的选择压力。这些结果强调了深海冷泉极端环境中生态过程与关键细菌和古菌进化之间的相互作用，为海底生物圈中的微生物适应机制提供了线索。 上述研究成果以题为“Evolutionary ecology of microbial populations inhabiting deep sea sediments associated with cold seeps”，在线发表于国际知名学术期刊《Nature Communication》（中科院一区TOP期刊，IF=17.69）。董西洋研究员及硕士研究生彭用一为本文第一作者，董西洋研究员和邵宗泽研究员为本文通讯作者。论文链接为：https://www.nature.com/articles/s41467-023-36877-3 进展2水合物区深部生物圈的碳源和能源获取模式 富含天然气水合物的深海冷泉沉积物中栖息着大量的微生物。在这些沉积物中，上层水体沉降的有机碎屑和水合物分解出的甲烷是深部微生物赖以生存的碳源和能源。然而，哪种代谢方式占据主导地位仍不清晰。以来自南海北部陆坡水合物区钻探柱（最深达海底以下49米）中的微生物为研究对象，通过聚焦不同的氧化还原带，利用宏基因组和宏转录组描述了深部微生物的群落结构和碳矿化过程。微生物群落结构的比较分析发现其在硫酸盐-甲烷氧化界面（SMI）、SMI上方和SMI下方的样品中具有显著差异。在SMI上方，Chloroflexota丰度最高；在SMI下方，Caldatribacteriota占据主导地位。Verrucomicrobiota、Bathyarchaeia和Hadarchaeota在两种类型的沉积物中无明显差别。功能代谢和转录活性分析表明生物大分子的发酵起到关键作用。相比之下，代谢小分子物质的硫酸盐还原细菌和产甲烷古菌则属于稀有物种。烷烃厌氧氧化古菌也为低丰度类群。这些结果表明，在经历甲烷渗漏的深部沉积物中，生物大分子的发酵作用是深部微生物的主要获能途径。 上述研究成果以题为“The majority of microorganisms in gas hydrate-bearing subseafloor sediments ferment macromolecules”，在线发表于国际知名学术期刊《Microbiome》（中科院一区TOP期刊，IF=16.837）。章楚雯博士后和广州海洋地质调查局方允鑫博士为本文第一作者，董西洋研究员和中山大学海洋科学学院王江海教授为本文通讯作者。论文链接为：https://doi.org/10.1186/s40168-023-01482-5 查看详细>>

近日，中国科学院海洋研究所王凡团队联合中科院大气所在印度洋热量存储格局研究中取得新进展，最新研究成果发表在国际学术期刊Journal of Climate杂志上。 在气候变化的背景下，海洋吸收了全球变暖93%的热量，致使海洋热含量迅速上升。印度洋的海洋热含量显著增加，对周边区域的气候、生态环境和人类活动都产生了深远影响。然而，以往研究多关注印度洋热含量在年代际和多年代际尺度的变化，对增加的热量以何种方式存储在印度洋、具体存储在哪些区域这一关键科学问题尚不清晰。 研究团队通过多源观测资料分析发现，在1958-2014年期间，印度洋上层700米热含量趋势（ΔOHC）存在明显的“南快北慢”格局：在副热带南印度洋（SIO）快速变暖，在热带印度洋（TIO）缓慢变暖甚至局部变冷。进一步的海洋模式实验表明，印度洋海表面风场的长期变化，通过引起SIO上层水体的辐合和TIO上层水体的辐散主导ΔOHC格局，其中SIO上空的风场长期变化至关重要。海表风场的变化主要包括南半球西风的增强和SIO上空副热带反气旋的加强。尽管存在系统偏差，CMIP6多模式集合平均的ΔOHC和海表风变化格局与观测结果基本一致，表明人类活动的影响主导着该热存储的空间格局。这一热存储格局在未来预计会持续，可能显著调节印太海区的未来气候变化。 该论文第一作者为中国科学院海洋研究所的段静副研究员，通讯作者为李元龙研究员，合作者包括王凡研究员、中科院大气所的成里京研究员和林鹏飞研究员。研究得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金等项目支持。 论文信息： Duan J.,Li Y.*,Cheng L.,Lin P.,and Wang F.(2023)Heat Storage in the Upper Indian Ocean:the Role of Wind-Driven Redistribution.J.Climate,36:2221–2242.https://doi.org/10.1175/jcli-d-22-0534.1 查看详细>>

海底热液循环可以改变海水和洋壳的化学组成，也会影响洋壳的增生和冷却过程，对于理解岩石圈-水圈的物质和能量循环具有重要意义。作为中-高温热液活动的产物，绿帘石对于沉积热力学环境变化尤为敏感，是探究岩石圈热液循环系统的极佳示踪对象。由于受到温度、水-岩比值等条件约束，洋壳中热液绿帘石脉通常会出现在较深位置（例如在ODP504B钻孔中，绿帘石脉出现在沉积物/基岩界面以下900米），取样难度极大，目前关于热液绿帘石的认知大多来自于陆上蛇绿岩，缺少原位大洋玄武岩中绿帘石的详细研究，极大限制了对海底热液循环系统的认知。 中国科学院深海科学与工程研究所田丽艳研究员（通讯作者）、自然资源部第二海洋研究所丁巍伟研究员（共同通讯作者）及团队利用国际大洋发现计划（IODP）368航次在南海初始洋壳区钻探的U1502B钻孔蚀变玄武岩，首次开展了绿帘石脉的矿物学和原位地球化学研究，约束了南海海底扩张初期海底热液循环系统的蚀变流体类型和化学组成、绿帘石生长环境特征等信息。 本研究发现U1502B钻孔蚀变玄武岩中出现的绿帘石脉破碎严重，具有再胶结现象和环带结构，表明在绿帘石脉形成时，钻孔附近区域构造运动活跃。根据绿帘石的稀土元素和原位Sr同位素组成特征，可以推测U1502B钻孔热液系统的循环流体包括三种类型：（1）改性海水（具有负Ce异常，87Sr/86Sr=~0.708）；（2）高温热液（具有正Eu异常，87Sr/86Sr=~0.706）；（3）岩浆流体（具有负Eu异常，87Sr/86Sr=~0.704），且以高温热液流体为主。 此外，单个绿帘石颗粒的元素含量和87Sr/86Sr比值变化表明在其生长过程中，残余高温热液流体的演化或者后期岩浆流体的补给造成了不同类型蚀变流体之间的混合，形成了绿帘石复杂的稀土分布模式。 通过绿帘石脉的岩相学和地球化学特征，结合区域地质背景，本研究认为U1502B钻孔基岩绿帘石脉的形成可能与南海的初始扩张相关。与典型的洋中脊热液系统不同，U1502B钻孔的热液系统以侵入岩墙作为热源，以海底扩张初期在初始洋壳形成的正断层作为流体迁移通道；在侵入岩墙的加热下，高温热液、岩浆流体与改性海水混合上涌在洋壳浅部的热液释放区形成绿帘石脉。该项工作弥补了利用陆地非原位体系绿帘石示踪热液循环系统的不足；同时也证明了洋壳绿帘石化现象不仅限于洋中脊热液系统，也可以发生在与海底扩张初期拉张活动相关的热液活动中，完善了对于海底热液循环系统的认知。 这一研究成果近期在国际地学期刊Lithos在线发表，论文第一作者为中国科学院深海科学与工程研究所硕士研究生陈凌轩，合作者包括来自自然资源部第二海洋研究所、澳大利亚科学与工业研究组织（CSIRO）、中国地质大学（北京）和浙江大学的研究人员。该项工作得到了国家自然科学基金（41876044，42025601）、海南省重点研发计划科技合作方向项目（GHYF2022009）、海南省自然科学基金（421RC594）等多个科研项目的资助。 论文信息：Chen,L.,L.Tian*,S.-Y.Hu,X.Gong,Y.Dong,J.Gao,W.Ding*,T.Wu,and H.Liu(2023),Seafloor hydrothermal circulation at arifted margin of the South China Sea:insights from basement epidote veins in IODP Hole U1502B,Lithos,444-445,107102,https://doi.org/10.1016/j.lithos.2023.107102. 查看详细>>