中科院文献情报系统—海洋科技情报网 Chinese Academy of Sciences | marine science and technology information network system

微信公众号

您当前的位置: 首页 > 综合资讯

综合资讯共计 2,983 条信息

      全选  导出

1 中国科学院南海海洋研究所在海洋次表层动力过程反演研究上取得进展 2022-08-06

近日,中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室(LTO)海洋模拟与生态动力团队与厦门大学薛惠洁教授合作,聚焦南极绕极流海域(凯尔盖朗岛海域附近),利用海表卫星观测资料对次表层动力过程开展重构反演研究,并结合(携带传感器的)象海豹所收集的高分辨率温盐剖面观测对比分析反演结果。相关研究成果以LTO刘磊博士为第一作者,厦门大学薛惠洁教授为通讯作者发表在《Journal of Physical Oceanography》上。 对于广袤的海洋,尤其是在海况恶劣的海域,很难实现具有三维高时空分辨率的现场剖面观测。海洋卫星遥感虽然可以提供近实时、连续、覆盖全球并具有较高时空分辨率的观测,但是现阶段卫星遥感仅能获取海洋表层的信息,如何将卫星观测海表信息向下投影以实现次表层动力过程的反演,一直是海洋科学中的研究热点。      基于两种先进的动力学反演方法[内部表面准地转方法(简称isQG)及其改进版本(简称L19)],研究团队利用卫星海表数据(高度、温度及盐度)针对次表层密度扰动场实施重构。与密度扰动现场剖面观测相比,重构结果可合理地捕捉到中尺度结构信号,图b(图c)与图a的空间相关系数在上层400米都超过了0.8。      垂向运动(w)在海洋上混合层与深层的物质能量交换(如热量、盐度、生物地理化学元素等)过程中扮演着极其重要的角色。由于w的强度和时空尺度非常小,极难实现对w的直接观测。研究团队基于重构的三维变量场(密度及水平地转流),利用二维准地转Omega诊断方程进一步计算地转变形场锋生作用引发的垂向运动wtg。尽管反演结果与基于现场观测的wtg_seal整体上存在一定差别,在密度重构相对较好的局部区域,比较吻合:二者空间相关系数可超过0.8。在信号强度上,反演结果弱于基于高分辨率剖面观测诊断的wtg_seal,这主要是因为,卫星格点资料(尤其是海表高度)的时空分辨率较低,未来高分辨率卫星观测计划将有助于改善这些差异。 该研究成果为充分利用未来高分辨率卫星计划[如SWOT(Surface Water and Ocean Topography),OSCOM(Ocean Surface Current multiscale Observation Mission)]的反演工作打下先行基础,具有重要的科学意义和应用价值。 该研究得到中国科学院战略性先导科技专项、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、国家自然科学基金、热带海洋环境国家重点实验室自主项目等的资助。      相关论文信息:Liu,L.and H.Xue*,2022:Estimating the Ocean Interior from Satellite Observations in the Kerguelen Area(Southern Ocean):A Combined Investigation Using High-Resolution CTD Data from Animal-Borne Instruments.J.Phys.Oceanogr., DOI:https://doi.org/10.1175/JPO-D-21-0183.1 查看详细>>

来源:中科院南海海洋研究所 点击量:0

2 100-200 MPa、600-800℃条件下金在H2S-H2O±NaCl流体中的高溶解度:人工合成流体包裹体研究 2022-08-06

近日,中国科学院深海科学与工程研究所深海极端环境模拟研究实验室主任周义明研究员作为通讯作者与前研究助理胡茂康在《Geochimica et Cosmochimica Acta》上发表了题为“100-200 MPa、600-800℃条件下金在H2S-H2O±NaCl流体中的高溶解度:人工合成流体包裹体研究”的文章。    该研究人工合成H2S-H2O±NaCl流体包裹体,并使用激光剥蚀等离子体质谱和拉曼光谱分析流体中金的含量以及其组分。结果显示在Au-H2S-NaCl-H2O热液流体中,金的溶解度受压力和NaCl浓度的影响较大,而温度的影响不明显。同时,在流体包裹体中发现了H2Sn(n≥1)的拉曼特征峰(~2497cm-1)。研究表明HSn-Au(或AuSn-)和Au-Cl可能是含H2S热液流体中的金络合物种,并在热液金矿成矿过程中金的溶解和运输阶段发挥重要作用。此外,岩石破裂引起的压力降低可能是岩浆热液沉淀金的机制之一。 论文信息:Hu,M.K.,Chou,I.M.*,Wang,R.H.,Shang,L.B.,Chen,C.,2022,High solubility of gold in H2S-H2O±NaCl fluids at 100–200 MPa and 600–800℃:A synthetic fluid inclusion study.Geochimica et Cosmochimica Acta,330,116–130. 查看详细>>

来源:中科院深海科学与工程研究所 点击量:0

3 中国科学院深海科学与工程研究所提出一种在数据匮乏区域开展鲸类生态研究的整合式策略 2022-08-06

近日,中科院深海所海洋哺乳动物研究团队(以下简称“深海所研究团队”)在学术期刊Biological Conservation发表题为“An integrated strategy for monitoring cetaceans in data-poor regions”的论文。该论文提出了一种整合式鲸类生态研究新范式并展示了示范研究结果,有利于鲸类科研人员在数据缺乏的水域开展鲸类生态和保护研究工作,更好地调查鲸类的出没、分布及栖息地利用情况,实现循序渐进、互相补充且高效可靠的调查效果。Biological Conservation《生物保护》是Society for Conservation Biology(保护生物学国际学会)的会刊,也是保护生物学这一学科的旗舰期刊,旨在出版关于保护生物学最前沿、最新颖和最受关注的研究进展。 一、没有本底资料该怎么办?——万事开头难 海南地处南海腹地,历史搁浅信息表明海南周边水域的鲸类等海洋哺乳动物资源丰富,多样性非常高。但是,由于缺乏野外实地调查和长期系统的监测,海南鲸类动物的本底资料几乎一片空白。在这种信息匮乏的研究背景下,使用一种简易、高效、快捷、低成本的方法以达到快速掌握鲸类基本信息的目的显得至关重要,而当地生态认知(Local Ecological Knowledge,LEK)调查正是满足这一需求的一种技术方法。职业渔民是接触野外鲸类动物最频繁的特定职业人群,通过调查渔民可以快速获得他们在海洋捕捞生产过程中与野外鲸类相关的认识、经历和看法等,从而为后续的调查和监测提供基本方向和背景信息。因此,深海所研究团队于2013年底开展了一项环海南岛摸底调查。该项调查选择了16个具有代表性的沿海渔港/渔村,对510位渔民进行了问卷访问调查。得益于科学合理的问卷设计、蓝丝带海洋保护协会的志愿者支持、地方管理部门和社区的大力配合,整项调查仅20余天就顺利完成,研究团队快速高效地获得了丰富的调查资料,并对资料开展了细致的整理和数据分析。虽然该项调查所关注的对象是可能在海南周边水域栖息生活的所有鲸类物种,但由于中华白海豚独特的体色和近岸栖息的习性,渔民非常容易接触并辨认出这一物种,科研人员基于初步分析结果迅速锁定了一处疑似有中华白海豚经常出没的水域——海南西南近岸水域。 二、海南真的有中华白海豚吗?——眼见为实 中华白海豚是我国一级保护动物,具有极高的生态、保护和研究价值。渔民问卷调查结果为研究团队提供了令人振奋的方向,但渔民目击毕竟是间接的信息,其可靠性和真实度还需要进一步检验。因此,研究团队自2014年4月开始在海南西南近岸水域进行探索式的船基目视调查(Boat-based visual surveys),以验证该区域是否真的有中华白海豚频繁出没。调查队员经历了数月的风吹日晒,海上辛勤的船基调查工作终于开出了美丽的果实——2014年10月20日在三亚西鼓岛周边首次目击到了中华白海豚群体,并在之后两个月的调查里多次目击到中华白海豚。这些实地调查结果不仅验证了前期渔民问卷调查结果的可信度,且进一步确认了在海南西南近岸确实有中华白海豚栖息分布。此后,研究团队继续进行逐年累月的船基调查,并不断将调查范围扩大至该种群所有的潜在分布区域,截至2019年6月共计调查开展了55次船基调查,每次调查至少3至8天。通过长期的船基调查监测,调查队员共目击了50群鲸类动物,不仅包括47群“常客”——中华白海豚,还目击到2群印太江豚以及一些少见的“过客”——伪虎鲸和印太瓶鼻海豚的混游群体。通过分析船基调查数据,研究团队较好地掌握了海南西南近岸鲸类动物的组成、中华白海豚的栖息分布特征、个体识别数量、环境偏好等基本情况。 三、它们留下了声音痕迹——被动声学监测 船基调查的整体目击率较低,且该技术方法有诸多限制和不足,例如只能在白天及海况优良时开展、开支较大且费时费力。为了更好地掌握该种群的出没分布规律,研究团队开始尝试使用水下被动声学监测(Passive Acoustic Monitoring,PAM)的技术手段。科研人员于2016年在三亚西鼓岛选择了一个中华白海豚目击最频繁的位置,进行了为期近一年的探索式试验。通过监测中华白海豚所发出的一种典型高频窄带信号(clicks嘀嗒声),证实了中华白海豚会经常在监测位点周围出没。因此,研究团队于2018年进一步开展了一项长时间且大范围的水下被动声学监测计划。科研人员沿着三亚-昌江近岸选择了11个合适的位点,进行水下声学监测平台和声学记录仪的布放,并在之后按照每2至3月一次循环进行仪器回收、数据下载、仪器充电和再布放工作。在至今为止的4年多时间的监测周期里,科研人员共获得了10个位点(2号平台及声学设备遗失)的声学数据,较好地实现了对覆盖区域所出现的鲸类动物及水下各种其它声源进行长时间、大范围、近似连续、不分昼夜、不受恶劣海况影响的监测。科研人员利用部分数据集开发了一种基于机器学习算法的clicks信号自动识别器,并不断优化将识别器对海豚clicks信号的识别准确性提升至96%以上,之后使用该识别器对整个水下声学监测数据库的clicks信号进行了检测和分析。通过被动声学监测技术手段,研究团队较好地掌握了海南西南海域中华白海豚的栖息分布规律和时空变化模式,并证实声学监测结果是船基调查结果的重要补充。 四、一种整合式鲸类生态研究新范式 经过全世界范围内的鲸类科研人员几十年的不断发展和完善,渔民问卷调查、船基目视调查和被动声学监测都已逐渐成为非常重要的鲸类调查技术手段,而且被广泛运用于各种类型的鲸类生态和保护研究项目。尽管如此,这些方法都有各自的使用条件、范围、要求和局限性,这就导致单一方法所获得的调查结果往往难以验证其可靠程度。尤其应当注意的是,全球还有很多类似中国这样的许多欠发达的国家/地区,其共性是鲸类本底资料通常十分匮乏。此外,由于研究和保育资金支持非常有限,欠发达国家/地区的鲸类科研人员和保护工作者难以直接开展有针对性、大范围、长期、系统的野外实地调查和监测。深海所研究团队首次将渔民问卷调查、船基目视调查和被动声学监测这三种技术方法组合,以海南中华白海豚的发现、验证和长期监测为示范,展示了中华白海豚在海南西南部的出没分布及栖息地利用情况。相关的研究结果不仅为保护海南中华白海豚提供了基本的信息和资料,成为海南近海生态和珍稀动物保护的重要科学支撑,而且形成了一套循序渐进的、相互印证的、互相补充的整合式鲸类生态研究新范式,为全世界的鲸类科研人员提供了重要的示范参考,以便于在数据缺乏的水域更高效地开展鲸类生态和保护研究工作。 原文链接: Liu,M.,Lin,M.,Dong,L.,Caruso,F.,&Li,S.*(2022).An integrated strategy for monitoring cetaceans in data-poor regions.Biological Conservation,272,109648.https://doi.org/10.1016/j.biocon.2022.109648 查看详细>>

来源:中科院深海科学与工程研究所 点击量:1

4 磁性有孔虫繁盛于全球最深海洋—挑战者深渊 2022-08-06

2016年至2019年,“探索一号”考察船在马里亚纳海沟南部挑战者深渊水深6980~10911m的11个沉积物采样站位采集到了大量具有磁性的原生动物——深渊有孔虫R.bilocularis。R.bilocularis能响应南北极交替变化的外加磁场而被动旋转定向,与已知的磁性微生物的特征相似。由于前人对于原生动物中磁性矿物的特征和来源知之甚少,中国科学院深海科学与工程研究所彭晓彤研究员团队采用小型化原子磁力仪、低温磁测系统、同步辐射X硬射线计算机断层扫描、纳米二次离子质谱等显微原位分析手段对R.bilocularis开展了生物磁学和生物矿化方面的研究。结果表明R.bilocularis的磁性来源于其体内废物球组织中散布的微米级的被有机质膜包裹的多孔状八面体磁铁矿。现有的证据表明,R.bilocularis中的磁铁矿可能为生物成因。这是第一个来自深渊环境的磁性原生动物的报道,为地球极端环境中的生物磁学的研究打开了一个新的窗口。 (1)有孔虫对磁场的响应 该研究中观察到大量的R.bilocularis在外加磁场的作用下表现出不同程度的被动响应。基于1000个R.bilocularis的磁铁矿的富集实验结果显示每个有孔虫平均含磁铁矿1020 ng。使用小型化原子磁力仪对31个R.bilocularis的单细胞磁偶极矩(M)进行测试,结果显示其范围为1.10×10-14~1.51×10-11 J/T。根据有孔虫的M平均上限值计算,其磁能与热能的比值率MB/kBT为9.974×104。 (2)有孔虫磁铁矿的特征 R.bilocularis的细胞内含有多个废物球。扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜(LM)和共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)的观察显示废物球中散布多个大小不等的微米级颗粒。这些颗粒呈八面体,具多孔状结构。二次离子质谱(NanoSIMS)和基于SEM的能量色散X射线光谱(EDX)显示,这些颗粒主要由Fe和O组成。拉曼光谱分析进一步表明它们是磁铁矿颗粒且被脂质膜包裹。这与同步辐射相位衬度分析的结果一致,该实验显示废物球内含完整的多孔状磁铁矿。因此,有孔虫的磁性明显来自于这些微米级的磁铁矿颗粒。 (3)比较有孔虫磁铁矿与沉积物磁铁矿 有孔虫废物球中的磁铁矿与周围深渊沉积物中的磁铁矿有以下四点主要区别。首先,有孔虫磁铁矿通常具有八面体晶型和多孔状结构,而环境沉积物中的磁铁矿形状不规则、表面光滑、颗粒较大。第二,有孔虫磁铁矿颗粒被有机物包裹,而周围沉积物中的磁铁矿颗粒不具有这一特征。第三,有孔虫磁铁矿的EDX分析表明其不含包裹体,而来自沉积物的磁铁矿中存在硅酸盐类、氧化镁类和铬铝氧化物类包裹体,含有包裹体是热液和岩浆磁铁矿的共同特征。第四,低温磁性测量系统(MPMS)得出的有孔虫磁铁矿的低温转变温度(104°K)低于来自沉积物的磁铁矿(111°K)。 (4)有孔虫磁铁矿的来源 非生物成因磁铁矿的多孔状结构一般发生在磁铁矿赤铁矿化过程中,或者是在固相还原赤铁矿形成磁铁矿的过程中。R.bilocularis中的磁铁矿不含赤铁矿,因此,与R.bilocularis磁铁矿相关的多孔状结构不可能来自于磁铁矿的风化或赤铁矿的还原过程。R.bilocularis磁铁矿的八面体结构与沉积物中磁铁矿的不规则形状明显不同,这也表明它们可能有不同的来源。由于有机物的参与而形成具有多孔结构的矿物也是生物诱导成矿的一个共同特点,SEM-EDX分析显示多孔状结构的形成可能是由于有机物参与磁铁矿成矿过程形成的。R.bilocularis的磁铁矿与周围沉积物中的磁铁矿之间的差异表明前者可能是在有孔虫体内产生的。有孔虫的磁铁矿被脂质膜包裹,且具有与趋磁细菌产生的生物磁铁矿相似的低温转变温度。这些间接证据表明了有孔虫的磁铁矿可能是生物成因的。R.bilocularis内部细菌的高通量测序表明其体内不含趋磁细菌。大约0.09%的序列与铁还原细菌Shewanella sp.相似,这些序列与从深海沉积物中分离出来的Shewanella piezotolerans WP3有94.47%的相似性。但是由S.piezotolerans WP3合成的磁铁矿通常直径为4-8 nm,明显小于R.bilocularis,因此,在R.bilocularis中发现的磁铁矿颗粒不可能是纯细菌来源的。 生物控制的矿化作用通常会产生形态单一、化学纯度高、成链排列的磁铁矿,而生物诱导的矿化作用(BIM)会产生大小不等、形态各异、非链排列的磁铁矿。根据有孔虫磁铁矿脂质膜的存在,以及上述其晶体形态和化学特征,该研究认为其很可能是通过BIM在细胞内的微环境中形成的,不过不能完全排除磁铁矿可能是来自周围沉积物的可能性。不论R.bilocularis中的磁铁矿是生物成因的还是来自于周围的沉积物,它们对磁场的被动响应使它们成为在深渊环境第一种被报道的磁性原生动物。虽然R.bilocularis中的磁能也比外部热能大,但这并不意味着这些有孔虫一定具有趋磁能力。R.bilocularis中的磁铁矿是否具有生理功能仍然是未知的。也许,这些有孔虫可能利用磁铁矿来感知地球的磁场或者调整细胞内的铁平衡。下一步需要进行原位实验和分子生物学实验工作来验证这些可能性。 这一研究成果近期在国际知名地学期刊Geochemical Perspectives Letters在线发表,第一作者为杨浩博士研究生,通讯作者为彭晓彤研究员。共同作者来自中科院深海科学与工程研究所、英国国家海洋中心,加拿大阿尔伯塔大学、中科院地质与地球物理研究所、中科院高能物理研究所和中科院苏州生物医学工程技术研究所。 主要参考文献 Yang,H.,Peng,X.*,Gooday,A.J.,et al.(2022)Magnetic foraminifera thrive in the Mariana Trench.Geochemical Perspectives Letters.21,23–27.https://doi.org/10.7185/geochemlet.2212    查看详细>>

来源:中科院深海科学与工程研究所 点击量:0

版权所有@2017中国科学院文献情报中心

制作维护:中国科学院文献情报中心信息系统部地址:北京中关村北四环西路33号邮政编号:100190