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1 珊瑚沙岛沉积年代地层学研究取得新进展 2019-09-07

近日,中科院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室研究员陈天然与澳大利亚昆士兰大学科学家合作,在珊瑚沙岛(以下简称沙岛)沉积年代地层学问题上取得重要进展,研究成果以“Tropical sand cays as natural paleo-cyclone archives”为题发表在《地球物理研究快报》上。  沙岛发育于珊瑚礁坪,出露于海面之上,由钙质生物骨骼堆积而成。现代沙岛大多发育于中、晚全新世,其发育过程与风暴活动紧密相连,是潜在的古风暴记录载体。由于沙岛堆积过程异常复杂,其沉积年代地层学问题至今仍没有很好地解决,所用定年材料多种多样,颠倒的地层年代十分普遍。  南海北部西沙群岛是全球受热带风暴影响最频繁的地区之一。研究人员在西沙广金岛上一处2米深的坑内选取2个剖面,根据1厘米和2厘米的间隔原位采集沉积物样品。详细研究了剖面的生物组份、粒度变化等;通过鹿角珊瑚、3种底栖有孔虫、腹足类壳体和软珊瑚骨针的U-Th同位素和AMS14C测年,发现底栖有孔虫和磨损的珊瑚枝年代显著偏老,而完好的珊瑚枝U-Th年代是建立珊瑚沙岛地层年代最好的代用指标。研究人员还根据准确的地层年代,重建了西沙群岛近500年以来的古风暴序列,显示小冰期(~1600-1900 CE)南海北部风暴频率和强度有显著增加的趋势,这与古文献记录有极好的对应。 该研究主要贡献:一是解决了复杂的水动力环境下堆积的沙岛内部年代地层学的研究难题,这是进一步研究沙岛堆积过程、动态变化、古环境记录等的基础。二是为系统展示风暴的建造与侵蚀双重作用下沙岛的堆积过程提供新认识:即频繁的风暴并不能加速沙岛的堆积,但能扩大堆积材料的来源,特别是年代久远的古珊瑚样品,导致沉积层内部的年龄混合更加强烈。三是提出沙岛是古风暴记录的新载体,记录的古风暴信息将更加全面准确。 该研究解决了风暴影响下的沙岛层序地层学难题,提出了风暴搬运堆积和侵蚀双重作用下沙岛的堆积过程,发现了西沙一座沙岛500年快速堆积了近2米,本文同位素年代等所有研究数据已向全球公开。 该研究成果受到国家重大科学研究计划、国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会等项目的资助。 相关论文信息:https://doi.org/10.1029/2019GL084274 查看详细>>

来源:中科院南海海洋研究所 点击量:344

2 在细胞水平上研究珊瑚和藻类的“配对” 2019-07-09

在最佳条件和海洋温度上升的情况下,是什么因素决定了藻类成功作为珊瑚宿主的“租户”?维林顿维多利亚大学领导的一个专家团队,包括卡内基大学的Arthur Grossman,对这个问题进行了调查。 珊瑚是一种海洋无脊椎动物,它们拥有巨大的外骨骼,并以此为基础建造色彩斑斓的珊瑚礁。但是,这种珊瑚礁的形成之所以成为可能,只是因为珊瑚与生活在珊瑚虫细胞内的各种称为鞭毛藻的单细胞藻类之间存在一种互利的关系。这些藻类是光合作用的,这意味着它们可以像植物一样将太阳能转化为食物形式的化学能。藻类合成的许多光合作用产生的营养物质作为珊瑚寄主的食物,而寄主反过来又为藻类提供必需的无机营养物质,包括二氧化碳、铵态氮和磷酸盐。然而,由于气候变化导致的海洋变暖使许多珊瑚失去它们的原生藻类租户,以及它们提供的营养(一种被称为漂白的现象)。如果被漂白的珊瑚没有被新的藻类租户重新殖民,它可能会死亡。 有些鞭毛藻与多种珊瑚形成共生关系,有些则更为特殊。Grossman提到,他们有兴趣了解维持这些优先关系的细胞过程。即使这种关系不那么有效,更耐热、更不受欢迎的藻类是否有可能恢复漂白珊瑚群落。其他生物,如海葵,与珊瑚属于同一门,称为刺胞动物;它们也是寄生藻类,但更容易研究。研究人员分析了一种名为苍白球的海葵,由两种不同的鞭毛藻属组成时细胞功能的差异,种是本地的,极易发生热漂白;另一种是非本地的,但更耐热。在这项研究中,他们希望阐明能够改善海葵与其原生藻类之间营养交换的蛋白质,以及海葵在宿主非原生耐热藻类时,其受到损害的原因。研究小组发现,生长在本地海藻中的海葵表达了与有机氮和脂类代谢相关的蛋白质水平升高,而有机氮和脂类代谢是海藻光合作用的结果,可以有效地合成营养物质。这些海葵还合成了一种叫做NPC2-d的蛋白质,这种蛋白质被认为是刺胞动物吸收藻类并将其识别为共生伙伴的关键。相比之下,海葵与非本地租户表达的蛋白与应激相关,这可能反映了两个生物体代谢的不太理想的整合。 Grossman总结道,他们的发现为今后的研究打开了大门,这些研究旨在确定关键蛋白质和细胞机制,这些蛋白质和细胞机制参与维持藻类及其刺胞动物宿主之间的牢固关系,以及生物体的新陈代谢是如何整合在一起的。 (杨皓月编译) 图片源自网络 查看详细>>

来源:《自然》 点击量:747

3 研究发现三种珊瑚可以在酸化的海洋环境下生存 2019-07-09

珊瑚礁面临着二氧化碳增加导致的全球海水酸化的生存威胁。最近,由加州大学圣克鲁兹分校主持的一项最新研究表明:至少有三种加勒比海珊瑚物种能够在比本世纪预期的可能发生的更严重海洋酸化条件下生存和生长,尽管它们的骨骼密度低于正常水平,该研究结果已于6月26日出版的《英国皇家学会会刊B》(Proceedings of the Royal Society B)上发表。 该实验地点位于墨西哥尤卡坦半岛加勒比海岸线,这里的海水因为海底喷泉排放出低pH值的液体,使得此地区成为天然的试验区。实验为期两年,研究小组将三种遗传相同的珊瑚碎片分别移植到受泉水影响的地点和附近不受泉水影响的控制地点,然后监测珊瑚礁的生存,生长速度和其他生理特征。 论文的通讯作者Adina Paytan指出:实验的结果是珊瑚可以存活并沉积碳酸钙,但是它们的骨骼密度会降低,这意味着珊瑚礁骨架不健壮,易受到风暴破坏和生物侵蚀。 在所移植的三种珊瑚物种中,对低pH条件下表现最佳的物种是大星珊瑚(Siderastrea siderea),是一种生长缓慢的、形成大型圆顶形结构的珊瑚礁。另一种表现相似的是生长缓慢的穹顶形物种芥菜山珊瑚(Porites astreoides),但是它的存活率降低了20%。这两个物种的表现均优于快速生长的分枝珊瑚Porites porites。 本研究的共同作者、加州大学圣克鲁兹分校的生态学和进化生物学教授Donald Potts表示,移植的三种物种在整个加勒比地区都很普遍。缓慢生长的圆顶形珊瑚往往更能忍耐极端条件,它们对于建立珊瑚礁的永久性结构非常重要,它们具有在酸化条件下持久生存的潜力。并且加勒比珊瑚物种有长期的化石记录,表明它们在地球历史的重大变化中持续存在,这些现象表明这几种物种具有生存和耐受的历史。 实验还发现S.siderea和P.astreoides在低pH的位点具有较高的叶绿素浓度,表明它们的藻类共生体正在积极响应并可能增加珊瑚可用于抵抗压力的能量资源。在酸化条件下表现良好的两种生长缓慢的物种都有内部受精并育种它们的幼虫,因此它们的后代有可能立即在同一地区定居。这意味着,在不断变化的环境条件下,连续几代人有可能进行局部遗传适应。珊瑚物种在酸化条件下的存活和钙化之间的差异可能是珊瑚礁恢复工作的有用信息,甚至可能对珊瑚进行基因改造以使其具有更大的抗压性提供帮助。 尽管世界各地的珊瑚礁面临着许多威胁,但研究人员仍然保持谨慎乐观的态度,他们认为这些珊瑚比我们想象的更强大。它们有能力面对海洋的酸化,但它们需要能量来应对海洋酸化,所以我们必须尽一切努力减少其他压力因素,如营养物污染和沉淀。 (李亚清编译) 图片源自网络 查看详细>>

来源:美国加州大学圣克鲁兹分校 点击量:672

4 研究发现珊瑚礁无法适应酸性海洋环境 2019-06-25

ARC珊瑚礁研究卓越中心(Coral CoE)近日发表在《自然气候变化》(Nature Climate Change)上的一项研究表明珊瑚礁已经受到海洋酸化的威胁。一些珊瑚和珊瑚藻(珊瑚藻通过充当从极地到热带的许多物种的基础物种和繁殖地,将珊瑚聚集在一起,作用类似于“胶水”)无法在气候变化引起的酸性海洋中存活。 海洋酸化是珊瑚礁的主要威胁,因为珊瑚礁是由钙质物质组成的。然而,对海洋酸化影响的长期评估很少,这限制了对珊瑚和珊瑚藻适应高二氧化碳分压能力的理解。 物种与物种之间对海洋酸化的敏感程度受到钙化液(CF)内化学成分的影响。研究人员在一年的模拟中检查了四种珊瑚和两种珊瑚藻的钙化液中的化学性质来研究多种珊瑚和钙化大型藻类物种的在提高二氧化碳分压的能力后的适应能力。实验结果没有发现任何被测试的珊瑚礁或者珊瑚藻有适应高的二氧化碳分压的能力的证据。增加海水二氧化碳分压的能力对钙化液化学的影响很快并持续到实验结束。研究结果表明,钙化液化学的适应性在一年内不会发生,这证实了海洋酸化对未来珊瑚礁生长和生态功能的威胁。 结果还证实,海洋酸化可能会对物种之间的竞争产生影响。这可能会影响珊瑚礁的生态功能。该团队确实发现两种珊瑚物种对海洋酸化具有抗性。然而,这些珊瑚从一开始就具有抗性。但是有抗性的珊瑚礁他们已经有了一个内置的机制,使他们抵抗,而敏感的珊瑚从一开始就受到影响,实际上并没有适应。该研究表明,未来珊瑚礁的组成和功能(如果它们能够在气候变化中存活下来)将与我们今天看到的非常不同。 (李亚清编译) 图片源自网络 查看详细>>

来源:澳大利亚研究委员会珊瑚礁研究卓越中心 点击量:8304

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