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1 低氧水平会使海洋无脊椎动物暂时失明 2019-05-21

加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所的科学家们发现,海洋无脊椎动物的视觉对水中的氧气含量非常敏感,海水中的低氧水平会使一些海洋无脊椎动物失明。这些研究结果最近发表在《实验生物学杂志》(Journal of Experimental Biology)期刊上,这是首次证明海洋无脊椎动物的视觉对水中的氧气含量非常敏感。 全球范围内,海洋中的氧气水平正因自然和人为过程而发生变化。许多海洋无脊椎动物依靠视觉来寻找食物、庇护所和躲避捕食者,尤其是在早期生命阶段大多是浮游生物。甲壳类和头足类动物尤其如此,它们是其他动物的常见猎物,其幼虫在水柱中高度洄游。对陆生动物的研究表明,低氧水平会影响视力。事实上,人类在低氧条件下会失去视觉功能。例如,在高空飞行的飞行员,如果不能给驾驶舱补充额外的氧气,就会出现视力障碍。此外,健康问题如高血压和中风,都与失氧有关,可以损害视力。 国家科学基金会资助的这项研究的主要作者、斯克里普斯海洋学的博士生Lillian McCormick提到,结合关于氧气影响陆地动物视力的所有这些知识,来研究海洋动物是否也会做出类似的反应。她研究了加利福尼亚当地的四种海洋无脊椎动物(鱿鱼、斑点章鱼、金枪鱼蟹和短尾蟹),发现在低氧条件下这些动物的视力下降了60%-100%。利用在斯克里普斯海域采集的幼虫,McCormick测试了幼虫视觉上的急性反应——暴露在低氧环境下的短期反应。她与加州大学圣地亚哥分校的研究员Nicholas Oesch,为这种小样本开发了一套实验装置。Oesch提到,实验室的大部分工作都是为了解决哺乳动物视觉中的生物医学问题。把这些幼虫放在显微镜下,海水的含氧量逐渐降低,它们暴露在McCormick可以用来引起视觉反应的光照条件下。她用连接到幼虫视网膜的电极来测量这些反应,这种技术被称为视网膜电图。一旦氧气供应从良好的氧含量(如在海洋表面发现的)开始下降,能够立即看到幼虫的反应,这一点在短尾蟹和鱿鱼身上表现得尤为明显,章鱼存活的时间更长,视网膜的反应只有在氧气减少到一定水平后才会下降,而金枪鱼蟹则相当有弹性。McCormick还发现,甚至在接触低氧的几分钟内,这些物种中的一些实际上就失明了。幸运的是,当氧气水平恢复时,大多数样本都恢复了一些视觉功能,这表明这种损伤在短期低氧环境下可能不会是永久性的。 此外,幼虫依靠视觉来寻找猎物和躲避捕食者。失去对光线强度变化做出反应的能力,或视觉上看到猎物(如捕食者的阴影)的能力,可能会降低这些高度视觉的幼虫的存活率。该论文的共同作者斯克里普斯莱文实验室的首席研究员Lisa Levin认为,这项研究提供了新的认识,将改变他们解释动物对海洋缺氧反应的方式,以及所做的实地研究类型。让野外科学家在研究海洋动物时同时测量光和氧,将是一个巨大的挑战。 (刘思青编译) 图片源自网络 查看详细>>

来源:美国斯克瑞普斯研究所 点击量:67

2 美研究人员在太平洋发现依赖砷呼吸的微生物 2019-05-21

对大多数生物来说,砷是一种致命毒素。但最近一项研究表明,在太平洋的大面积区域,微生物正在依赖砷进行呼吸。华盛顿大学的一个研究小组发现,这种古老的生存策略仍在海洋环境的低氧区发挥作用。研究结果已发表在美国《国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上。 美国国家科学基金会海洋科学部的项目主任Mike Sieracki提到,这项研究表明,关于海洋中的生命如何与砷等元素相互作用,还有许多秘密有待发现。研究人员应用最先进的基因组测序方法揭示了这些新的代谢过程。 科学家们分析了一个几乎没有氧气的海域海水样本,在这里海洋生物被迫寻找其他的生存策略。海洋学家Gabrielle Rocap提到,早就知道海洋中的砷含量很低,但是有机体利用砷来生存,这是一种全新的海洋新陈代谢策略。 研究团队对在热带太平洋科考航行过程中采集到的样本进行研究,通过DNA分析发现了利用砷基分子获取能量的两种遗传途径。这两种途径利用了砷的两种形式。科学家们相信这些途径存在于两种以不同形式来回循环砷的有机体中。砷呼吸微生物可能占这些水域微生物总数的不到1%。这些微生物可能与温泉和陆地上某些受污染的地方发现的砷呼吸微生物有着遥远的联系。 (王琳编译) 图片源自网络 查看详细>>

来源:美国国家自然科学基金会 点击量:67

3 NOC研究发现微塑料积聚在深海生物群落热点地区 2019-05-21

英国国家海洋学研究中心(NOC)的一项研究成果表明,微塑料经常积聚在深海底层,与多样化和密集的海洋生物群落在同一个地方。这是因为同样的海底沉积物流动可以传递维持生命所需的氧气和营养物质,也可以通过海底峡谷等途径将微塑料从城市河流输送到深海底层。 NOC科学家也是这项研究成果的作者Mike Clare提到,微塑料只有少量(约1%)浮在海面上,而绝大部分下沉至海底。其中大部分无法再循环,在海底停留较长的时间,并积聚在世界各地的沉积系统中,对重要的生态系统和潜在的人类健康构成威胁。人类必须对控制微塑料分布的过程有一个基本的了解,这样才能更好地了解这些微小碎片和纤维在何处以及如何通过海底海洋生物进入食物链。 研究人员综合了海底微塑性分布的现有知识,并与基于过程的粒子输运沉积学模型相结合,以提供新的见解,并且批判性地确定未来的研究挑战。 已公布的数据汇编表明,微塑料遍布全球海底,从深海平原到海底峡谷和海沟(它们最集中的地方)。然而,很少有研究将微塑料积累与沉积物运输和沉积过程联系起来。微塑料可以通过船舶业和渔业直接进入海洋,或通过陆地环境的河流和风系统等间接进入海洋。 入口点的性质对于陆源微塑料如何转移到海上沉积系统至关重要。研究人员提出了边缘构造——沉积体系相关的地形陆架连接类型的模型。在陆架之外,微塑料运输的主要因素是:(1)在沉积物流动中的重力驱动运输;(2)通过生物过程沉积的或以前漂浮在水面或悬浮在水柱中的物质的运输;(3)通过温盐电流运输,或在沉降过程中通过重新运作沉积的微塑料。 研究人员将微塑料沉降速度与天然沉积物进行比较,以了解现有沉积物运移模型对于解释微塑性扩散的适应程度。基于这种分析,以及相对众所周知的深海流动类型的行为,探索微塑料的预期分布,包括单个沉积事件沉积和深海沉积系统。预计某些矿床类型和沉积环境中的停留时间是可变的,这影响结合食物链、进一步运输或深埋调查的可能性。最终得出结论,基于过程沉积学和地层学知识与现代沉积系统的见解及其内部的生物活动的整合将为微塑料向深海环境的转移、分布和最终命运以及其影响提供必要的限制,而且这些对底栖生态系统也有影响。 (李亚清编译) 图片源自网络 查看详细>>

来源:英国海洋管理组织 点击量:71

4 《Science》:适应性进化帮助鱼类幸存于极端污染环境 2019-05-21

根据发表在《科学》(Science)杂志上的一项研究成果,大量种群、良好基因和特殊组合有助于解释德克萨斯州休斯顿海峡航道中的鳉鱼如何能够适应大多数其他物种通常会致命的毒素水平环境。 加州大学戴维斯分校、贝勒大学的科学家及他们的同事想要揭开鳉鱼这一特例,以便更多地了解其他物种如何适应剧烈变化的环境。对于沿海沼泽栖息地中一些较大的鱼类,类似鳉鱼的鱼类是食物链的重要组成部分。大多数物种都无法在剧烈改变的环境中生存,通过研究幸存种类,可以更深入了解成功抵抗极端污染环境所需的条件。 研究人员测定了生活在一系列毒性(来自清洁水、中度污染的水和污染严重的水)中的数百种海湾鱼类的基因组。他们正在寻找自然选择的方式,使物种能够从对污染高度敏感的鱼类迅速转变为对其具有极强抵抗力的鱼类。 科学家们惊讶地发现,拯救这个墨西哥湾沿岸物种的适应性DNA来自大西洋沿岸的一种鳉鱼物种,这种物种可迅速形成高水平抗污染能力。但大西洋海岸的鳉鱼距离休斯顿种群至少1500英里,研究人员认为它们到海湾的迁移很可能是意外事件。非本地物种可能对本地物种和栖息地造成严重破坏。虽然绝大多数关于入侵物种的研究在于它们可能造成的环境破坏,但这项研究表明,在极少数情况下,它们也可以为密切相关的本地物种贡献有价值的遗传变异,从而起到进化救援机制的作用。 海湾鳉鱼有许多其他物种没有的优点。数量众多的物种可以拥有高水平的遗传多样性,可以帮助它们适应快速变化。海湾鳉鱼已经具有最高水平的遗传多样性。鳉鱼这一实例为敞开遗传多样性研究的大门至关重要。这可能有助于在瞬息万变的未来为更多的进化“救援”奠定基础。 (李亚清编译) 图片源自网络 查看详细>>

来源:科学通讯 点击量:78

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