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  • FISH-TAMB,一种无需固定细胞的mRNA 荧光标记技术
  • 汤加海底火山喷发:来自西太平洋地球深部的信息
  • 基于ANN模型的海岛生态系统服务功能评估及灵敏度研究取得新进展
  • 应用化学传感器检测水体中的微塑料
  • 捕食者相互作用决定浮游植物随气候变化的迁移变化
  • 美墨边境废水运输模型建议减少沿海污染的解决方案
  • 还原性海洋条件在古代大规模灭绝中发挥更大作用
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美国陆军联合国家海洋和大气局推进濒危物种法案

美国陆军办公室和美国国家海洋和大气局(National Oceanic Atmospheric Adminstration,NOAA)签署了一份联合决议备忘录,阐明了如何评估现有结构(如舱壁和码头)项目对濒危物种法案(Endangered Species Act,ESA)第7节所列物种和指定关键栖息地的影响的国家层面的说明。联合决议备忘录是在白宫环境质量委员会的协助下制定的。 ESA要求陆军工程兵团(Corps)在开展工作或签发许可证以维护可能影响保护的物种或栖息地的结构之前,与NOAA渔业部门进行协商。根据各机构的法定权限和规定,备忘录解释了这些机构如何咨询国家重要的基础设施和维护项目,同时按照ESA的要求保护物种和栖息地。这份备忘录解释了土木工程兵团和管理许可项目的不同方法,并概述了现有结构的工作可能会对列出的物种和指定的关键栖息地造成的影响。 该备忘录将是ESA协商需要给与有效许可决定的基础。这一举措将有利于Corps、NOAA渔业部门和其他联邦机构申请人以及个体项目申请人。 这份备忘录还将为这些机构迅速制定和实施涵盖华盛顿州普吉特湾的规划性生物学意见提供基础,该意见将适用于绝大多数优秀的项目以及未来几年提出的新项目。这份备忘录将提供有效、透明和可靠的许可决定,以解决现有和未来的请求。通过区分现有结构的工作何时可能会影响到物种和栖息地,帮助这些机构保护鲑鱼以及捕捞这些鱼类的条约权利。这项决议有助于这些机构在保护鲑鱼和捕捞这些鱼的整体条约权利方面能够有所改进。(刘雪雁编译)

2022-01-18  (点击量:73)

美国发布2020-2026年北极研究计划

美国白宫科技政策办公室于2021年12月15日发布了《2022-2026年北极研究计划》(Arctic Research Plan 2022-2026),帮助联邦机构解决有关北极地区的新兴研究问题。 这项计划由机构间北极研究政策委员会(the Interagency Arctic Research Policy Committee IARPC)编写并实施。计划概述了关键的研究目标,解决北极地区社区恢复和健康、北极系统相互作用、可持续经济和生计以及风险管理和减轻灾害等问题。 该计划通过向北极及其他地区的决策者提供科学和知识以响应这一需求,为改善在北极工作的联邦机构之间的协调以及加强联邦机构与土著社区、学术界和非联邦研究人员、阿拉斯加州、非营利组织、私营部门和国际组织之间的关系提供了途径。计划的9个目标包括: (1)加强对健康决定因素的理解,改善北极居民的福祉; (2)促进对不断变化的北极大气成分和动力学以及由此产生的地表能量收支变化的过程和系统的理解; (3)加强对不断变化的北极海冰覆盖的理解并改进预测; (4)加深对北极海洋生态系统的结构和功能及其在气候系统中的作用的了解,并提高预测能力; (5)了解和预测冰川、冰盖和格陵兰冰盖的质量平衡,以及它们对海平面上升的影响; (6)加深对控制永久冻土带动态过程以及对生态系统、基础设施和气候反馈的影响的理解; (7)促进对北极陆地和淡水生态系统以及未来变化潜力的综合、景观尺度的理解; (8)通过开展与人、自然和构筑环境相互联系相关的研究,加强沿海社区的恢复和推进对沿海自然和文化资源的管理; (9)增强环境情报搜集、解释和应用到决策支持的框架。 这九个目标共包括34个研究目标和123个绩效要素。与之前的《2013-2017财年北极研究计划》(Arctic Research Plan FY2013-2017)一样,该计划并没有涵盖联邦政府支持的所有北极研究,而是解决最有可能加速进展的机构间开展的关键主题。 与《美国北极地区政策2》(U.S.Arctic Region Policy2)和《北极地区国家战略3》(the National Strategy for the Arctic Region,3)一致,这些目标支持美国在从北极人民和社区到全球范围的一系列范围内的政策。该计划的政策驱动因素包括:(1)提高北极居民的福祉;(2)推进北极环境的管理;(3)加强国家和地区安全;(4)提高对北极作为地球组成部分的理解。 此外,该计划还提出4项战略来引导为实现这些目标和支持这些政策驱动因素而进行的研究: (1)支持基础和应用学科研究以及更广泛的系统级、基于研究的建模和综合; (2)支持长期观测和了解北极系统和机制的测量的可持续性,以提供及时有效的数据访问; (3)将土著知识拥有者和精通地方知识的北方居民纳入研究的发起者和合作者; (4)加强研究的国际合作,为改善对北极的研究提供机会,并最有效地利用基础设施和物流。 (李桂菊编译)

2021-12-28  (点击量:742)

德以开展联合项目“东地中海作为未来海洋研究模型”

人类活动以多种方式影响着海洋生态系统,如气候变暖、含氧量下降、海水酸化、养分供应变化和人类活动污染等影响着海洋生物和生态系统的运作。因此,科学家们不确定海洋能否维持其目前的生产力和生物多样性,并继续提供重要的生态系统服务(如提供食品或固碳作用)。海洋生态系统能否可持续发展以服务人类社会是当前科学家密切关注的问题。 为了进一步探索这些问题,德国基尔亥姆霍兹海洋研究中心(GEOMAR)和以色列海法大学开展了一项名为“东地中海作为未来海洋研究的模型”(EMS FORE)的联合项目。该项目拟在全球海洋变化最快的盆地—东地中海—调查生态系统对气候变化和海洋污染的响应。 GEOMAR海洋生物地球化学家Eric Achterberg提到,EMS FORE将GEOMAR全球海洋进程研究和海法大学东地中海运作相结合,进行为期5年的合作,经费来自GEOMAR和海法大学共同资助的600万欧元。团队由大约30名研究人员和学生组成,将研究地中海气候变化影响、环境敏感性和恢复力,并构建出一套早期预警模型,以深入了解热带和亚热带海洋的未来状况。 Achterberg表示,他们将使用先进的海洋观测技术,如水下航行器、新型相机和化学传感器,以及分子生态技术和海洋生态系统模型来整合数据并预测未来的海洋反应,利用多学科交叉研究和调查,获得更多海洋及其深部信息,开发模型以描绘出地中海和全球海洋的未来。 EMS FORE的一个重要组成部分是通过指导计划,联合考察、研讨会和暑期学校培训新一代的年轻科学家、博士和硕士生。研究也计划与来自工业、自然保护、政治和非政府组织的各种利益相关者进行密切合作。同时,EMS FORE框架内开发的研究结果也可以用于实际决策。(刁何煜编译)

2022-01-18  (点击量:58)

GEOMAR“海洋之光”项目将为海洋初级生产力研究提供新视角

德国基尔赫姆霍尔兹海洋研究中心(GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel)海洋生物学家和化学家Thomas Browning获得欧洲研究委员会(European Research Council,ERC)150万欧元的基金资助,开展“海洋之光”(Ocean Glow)项目研究。这项基金项目旨在利用卫星观测海洋浮游植物自然荧光特性研究,调查海洋初级生产力调节机制,以便改进全球气候监测和模拟模型。项目计划于2022年中期启动,为期5年。 浮游植物是海洋中最微小的生物,为整个海洋食物链提供有机物质,是构建海洋生态系统的基础。目前,太空遥感技术是调查海洋浮游植物比较成熟的方法之一,可以清晰的可视化浮游植物空间分布状态,但其生长机制和气候变化调节机理目前仍未厘清。 “海洋之光”项目负责人Browning表示,现有的模型预测未来气候变化对浮游植物产量影响,有些结果显示增加,有些则显示减少,无法准确评估海洋初级生产力与气候变化之间的关系。实地调查的结果表明,海洋生产力在很大程度上取决于营养物的种类、浓度和丰度,而氮元素和铁元素是决定浮游藻类生长的关键营养物质。截止目前,观察浮游植物的养分限制主要借助于海洋调查船,这大大限制了调查的精度和准确度。 “海洋之光”项目旨在开发一种新方法,利用浮游植物发出的自然荧光在全球范围内对浮游植物进行跟踪监测,通过这些荧光信号,可能会知道哪些营养物质正在调节浮游植物生长,但目前暂时还做不到这一点。最终,有可能利用卫星进行全球荧光观测,监测气候变化的影响,并评估气候模型的准确性,希望能够揭示气候变化对海洋影响的关键问题。 GEOMAR将开发一种用于实验室测试不同营养条件下4种典型海洋浮游植物荧光反应的设备,并将测试结果与实地野外考察数据进行对比。最终,通过已有的气候模型加载新数据,分析现有的卫星数据,以调查养分限制的分布、季节性和变化特征。这项研究的重要意义主要体现在:(1)将有助于建立更加真实准确的地球系统模型;(2)对过去20年的卫星数据再分析,将有助于表征气候变化与海洋生产力之间的耦合关系;(3)可以准确评估海洋养分限制,这是理解未来气候变化对海洋影响的关键。(熊萍编译)

2022-01-18  (点击量:56)

汤加海底火山喷发:来自西太平洋地球深部的信息

北京时间2022年1月15日中午12点10分前后,南太平洋岛国汤加(Tonga)的洪阿×哈阿帕伊岛(Hunga Ha’apai,位于南纬20.536°,西经175.382°)附近发生了一次猛烈的火山喷发,初步判断喷发强度达到火山喷发指数5级以上,与公元79年形成庞贝古城的维苏威火山相当,略低于1991年菲律宾皮纳图博火山(6级)。此次汤加火山喷发对南半球的新西兰、澳大利亚和南美洲农业、渔业和旅游业都将造成不利影响,其潜在的环境影响程度取决于火山灰的总量和二氧化硫等气体喷发量。从目前的观测数据看,此次火山喷发释放到大气中的二氧化硫仅为40万吨。海洋试点国家实验室模拟计算显示,二氧化硫对全球气温的影响微乎其微。 1.此次汤加火山喷发规模多大? 汤加洪阿×哈阿帕伊岛火山喷发将约5立方千米的火山灰喷到大气中,大量火山灰可以喷射到超过20千米的高空,形成了一个直径约500-600千米的火山灰柱,进入平流层。在火山灰向西漂移的过程中,部分火山灰达到约31千米高空,在39千米高空也检测到少量火山物质。从喷发量来看,汤加火山与菲律宾皮纳图博火山非常接近。但是,皮纳图博火山灰大量喷发到了40千米的高空,高于汤加火山的喷发高度。究其原因是汤加火山是水下喷发。 澳大利亚国立大学著名学者Richard Arculus认为汤加火山喷发释放的能量超过1000颗广岛原子弹。广岛原子弹为1.2-1.5万吨TNT当量,即此次汤加火山喷发的能量约为1500万吨TNT当量。 汤加火山喷发形成的火山灰蘑菇云的直径约为“沙皇”氢弹爆炸产生的蘑菇云的3倍。“沙皇”氢弹是人类制造、引爆的当量最大的核武器,有5000万吨TNT当量,在离地4公里的高度引爆,周围1000平方公里的人们都能看到和感受到,连斯堪的纳维亚半岛当地的玻璃都被震碎。 显然,蘑菇云的直径不能直接转换为能量。氢弹爆炸的能量密度远高于火山灰和烟尘。而且火山喷发过程中,大量的能量消耗从地球深部冲破地壳和海水的阻碍。此外,火山喷发的火山灰蘑菇云在喷发后会不断扩张,这种比较也没有准确的科学意义。也有人将此次汤加火山喷发所形成的火山灰蘑菇云与法国进行对比,其面积接近法国面积的一半。值得指出的是,水下喷发的火山灰蘑菇云不论是高度还是范围都要远远小于地表喷发的火山。 2.为什么汤加会发生如此大的火山喷发? 汤加位于西太平洋俯冲带的汤加—克马德克俯冲带上,是环太平洋俯冲带的重要组成部分。环太平洋俯冲带存在大量的火山活动,被称为“火环”。其中尤以西太平洋和印度尼西亚东部火山活动最为频繁。沿汤加—克马德克俯冲带,太平洋板块下插到澳大利亚-新西兰板块之下,板块俯冲把水、沉积物和大洋板片带入地幔,诱发岩浆活动,形成一个约3000千米长的火山岛链。该火山带上的岩浆富含水蒸气、二氧化硫等挥发分,往往形成强烈的火山喷发现象。 3.汤加火山喷发的影响多大? 此次汤加火山喷发属于海底火山喷发,其喷发中心位于洪阿×哈阿帕伊岛(Hunga Ha’apai)和洪阿×汤加岛(Hunga Tonga)附近。该处的火山是目前全球最活跃的活火山之一。此前2009年、2014年、2015年、2019年和2021年,该火山曾发生多次喷发。上次喷发发生在2022年1月14日,规模为2021年12月22日喷发的数倍。仅仅一天之后,2022年1月15日的大规模喷发,喷发量较前一日又增加了数倍。巨大的喷发导致周围岛屿被破坏,其主体喷发发生在海底。如此频繁的喷发,说明该火山深部可能存在较大的岩浆房,未来几年可能有更大规模的喷发。 海底火山爆炸式喷发产生强烈的冲击波,可以引发海啸,同时可能导致了老火山口的崩塌和海底滑坡,也会进一步引起海啸。此前美国、日本等多国发布了海啸预警。2022年1月14日的火山喷发在汤加首都努库阿洛法(Nuku''''alofa)产生了30厘米的海啸。2022年1月15日的喷发,在汤加引发了约1.2米的海啸。新西兰、澳大利亚和万里之遥的日本、美国西海岸等地都观测到了明显的海啸波。 从现有资料看,汤加火山灰和二氧化硫主要受南半球低纬度信风带影响,向西扩散。著名的大堡礁无疑将受到严重影响。由于海水的影响,此次为海底火山喷发,其释放的火山灰和有毒气体比同等当量的地表喷发火山(如皮纳图博火山)大幅度减少,火山灰的喷发高度也会大幅度下降。火山灰喷发高度是影响火山喷发致灾强度的一个重要的因素。喷发到平流层的火山灰和二氧化硫会破坏臭氧层、形成气溶胶,阻挡阳光照射到地表。大规模火山喷发会导致全球变冷,形成“火山冬天”。 汤加位于南纬20度的热带地区,其平流层高度在15千米到50千米之间。显然,此次汤加火山喷发会将部分火山灰和二氧化硫等有毒气体喷发到平流层。但是主要的火山灰在平流层以下,受南半球低纬度信风带的影响。 此次汤加火山喷发等级接近1991年菲律宾皮纳图博火山,但是由于是海底喷发,火山灰喷发的高度最高达到为约30千米,远低于后者的40千米。与此同时,由于海水压力的作用,海底喷发的火山气体中二氧化硫的含量会大幅度下降。目前观测数据显示,整个南半球最近火山喷发的二氧化硫只有40万吨,而1991年皮纳图博火山喷发释放的二氧化硫约为2000万吨。因此,目前看来,汤加火山喷发所造成的气候影响会远小于后者。 1991年菲律宾皮纳图博火山喷发曾导致全球降温约0.5度,此次汤加火山喷发究竟会对气候产生多大的影响,还需要进一步监测、评估。可以肯定的是,其影响远小于1991年的皮纳图博火山喷发。汤加火山位于南纬20.5度,离南极比皮纳图博火山近3000千米,火山灰对南极的影响有可能超过1991年菲律宾皮纳图博火山。 这次汤加海底火山爆发,喷发高度较低、二氧化硫排放量较小,但是喷发释放的火山灰,通常处于热力学活跃状态,反应性极高,可以迅速改变海域内生物地球化学过程,并在沉积物内留有明显可测的变化信号。因此,受汤加火山喷发的海域在未来一段时间内很可能面临如下几个变化:(1)火山灰提供大量痕量元素,导致表层海水内初级生产激增;(2)有机碳沉降量增加,沉积物内有机碳含量提高;(3)沉积物内金属氧化物富集,同时提高金属氧化物和有机碳两者埋藏效率;(4)火山灰蚀变(溶解),可显著促进碳酸钙生成和沉积,可能成为沉积物内重要碳汇。但这些过程效率及碳沉积通量,与沉积环境、火山灰自身特点、海水和沉积物地质和地球化学条件等,都有直接关系,需要更进一步的观测和评估。 4.人类历史上灾难性的火山喷发 地球历史上曾发生过很多次大规模的火山喷发。其中影响最大的应属西伯利亚大火成岩省。喷发的火山灰总量超过此次汤加火山喷发量的1百万倍。导致地球上超过80%的物种灭绝,是地球历史上最严重的生物大灭绝事件。 人类历史记载的最大火山喷发是印度尼西亚的坦博拉火山。1815年,印度尼西亚地区坦博拉火山的喷发达到了火山喷发指数的7级,形成了直径7千米的火山口,喷发出的火山灰总量达到100立方千米,约为此次汤加火山喷发量的20倍。剧烈的喷发将大量火山灰和二氧化硫送入平流层,阻挡太阳辐射,引起近地面温度降低。平流层以下的火山灰随东南信风,影响我国海南、云南和西藏等地,导致了降温和灾害性大雪,部分地区树木被冻死,粮食绝产,引发灾荒。美国新英格兰和加拿大在1816年6月飞雪,全年每个月都有霜冻记录,出现了“无夏之年”。坦博拉火山所引发的饥荒和疾病造成了超过8万人死亡,是人类历史上造成死亡最多的一次火山喷发。 海底火山喷发往往会引发海啸。其中,1883年印尼Krakatau海底火山喷发,喷发量达到18立方千米,形成了很大海啸,死亡人数是3.5万。另一个著名的灾害性火山喷发是公元79年喷发的维苏威火山喷发。该火山喷发了约5立方千米的火山灰,但是造成了超过1.5万人死亡,形成著名的庞贝古城。维苏威火山是一座典型的活火山,历史上多次喷发。 庞贝城就是在远古时期维苏威火山一次爆发后变硬的熔岩基础上建成的,距维苏威火山口8公里。著名的地理学家斯特拉波(公元前63年-公元23年)断定它是一座死火山,当时的人们完全相信他的这一论断,在维斯威火山半山腰建立了庞贝古城,享受其独特的温泉和风景。公元79年8月24日这一天,维苏威火山突然爆发,厚约5-6米的火山灰将庞贝及其居民整体变成了化石。 长白山是我国境内的大火山。长白山最早的喷发时间约在200-300万年前,随后在60万年、30万年、20万年、8万年等多次喷发。有记录以来,公元946年、1597年、1668年和1702年四次喷发。其中,公元946,长白山喷发非常强烈,达到6级喷发指数。火山物质顺着风直接飘到了1200公里外的日本北部。形成的火山口直径约4.5公里、深约1公里,即今天的长白山天池。 5.认识地球深部运转规律是后板块理论时代的重大前沿挑战 火山喷发是地球内部运动的产物。海底火山喷发是所有火山喷发中研究程度最低的喷发方式。西太平洋是全球最主要爆发式的海底火山喷发区。这些火山活动多与板块俯冲密切相关。大规模海底火山喷发,对海洋和大气产生重大影响。这些均是正在执行的基金委重大研究计划“西太平洋地球系统多圈层相互作用”的重点研究内容。该重大研究计划由吴立新院士为专家组组长,汇集了我国海洋与固体地球科学一大批优秀科学家,相信会在相关问题上取得重要突破。“地球内部是如何运行”一直是困扰科学家的难题,是Science创刊125周年时提出的125个科学问题之一。大洋钻探是了解地球内部运动的重要途径,长期由美国和西方国家主导。目前国际大洋发现计划(IODP)计划经费只安排到2023年。由于疫情影响,一些航次被取消,实际执行可能推后到2024年9月。此后大洋钻探何去何从尚为未可知。我国应抢抓机遇,积极探索海底深部钻探新技术、新方法、新装备,培育可能的一些颠覆性技术,深海与深地研究协同推进,为发展新的动力地球理论,保障战略性矿产资源与能源安全、防灾减灾做出贡献。 小知识 火山分级: 火山爆发指数(Volcanic Explosivity Index,简称VEI)是美国地调局C.Newhall博士和夏威夷S.Self博士1982年提出火山爆发级别分类方法,以喷出物体积、火山云和定性观测用来量度火山爆发的强烈程度。以历史上最大型的火山爆发强度为8级,而非爆炸性喷发强度为0级,指数每增1级表示火山爆发威力大10倍。此分类指标有一个致命的弱点:对地球历史上最大的火山喷发认识不足。 火山类型: 根据构造位置不同,地球上存在三种主要的火山活动类型,分别为:洋中脊型火山、地幔柱型火山和俯冲带型火山。 洋中脊型火山均为海底火山,每年喷发量约有20立方千米,分布在全球近6万千米的扩张洋脊上。主要为亏损型玄武岩,缺少挥发组分。其喷发机会全部是熔岩,寂静无声,不被察觉。对人类社会乃至环境的影响很小。 地幔柱型火山主要分为两类,一类是地幔柱头喷发,形成大火成岩省;另一类则是地幔柱尾的喷发,代表性产物是大洋中广泛分布的岛链、海山链。地幔柱头喷发比较少见,平均数百万年、乃至数千万年喷发一次。但是每一次喷发都会对全球环境造成巨大的影响。其中,2.52亿年前喷发的西伯利亚大火成岩省,喷发量超过汤加喷发的100万倍,导致了地球历史上最大规模的生命灭绝,超过80%的物种消亡;有观点认为,6.7千万年前,恐龙灭绝也与印度德干大火成岩省喷发有关。目前,地幔柱相关的火山喷发主要与地幔柱尾相关,平均每年喷发量约为2立方千米,最典型的是夏威夷和冰岛。喷发也以熔岩为主,地幔柱火山岩的挥发分超过洋中脊玄武岩,对环境的影响也远大于洋中脊玄武岩。 俯冲带型火山是板块俯冲的产物,平均每年形成约1-3立方千米的俯冲带岩浆岩。板块俯冲将大量的水、二氧化碳等挥发分带到地球深部,形成富含挥发分的岩浆。因此,俯冲带火山岩通常是爆炸式剧烈喷发。人类历史上最大的灾害性的火山喷发主要来自俯冲带。 作者:孙卫东、田凡凡、谢国治、王鲲、王宏、孙晓乐

2022-01-24  (点击量:9)

应用化学传感器检测水体中的微塑料

微塑料广泛存在于全球环境中,但它们对生态系统和人类健康的影响未知,目前用于识别微塑料的技术也很有限。美国伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)化学传感器实验室和三环技术公司(Triple Ring Technologies)合作,利用可以在野外进行现场操作的微塑料传感器,测量水中塑料颗粒的数量。研究人员表示,这种现场传感器将可以对水道、废水、暴雨水以及其他可能存在微塑料污染问题的地区进行广泛评估,并通过技术发展实现对海洋塑料的量化。迄今为止,还没有可以用于微塑料检测的仪器,因此开发这样的仪器,以准确了解有多少微塑料进入水道、海洋和饮用水是至关重要的。 研究的总体目标是开发一种可广泛扩展的低成本传感器。它将可以在全球范围内对微塑料进行精确测定,并计算水体中的微塑料,能够更好地了解微塑料污染的程度。该传感器技术是由WHOI实验室开发的,并由麻省理工学院和WHOI及三环技术公司共同参与,到2022年底时实现该技术的局部野外实地使用。作为现场监测的前提条件,该研究团队开发了一种阻抗传感器,可以区分流体中的颗粒是塑料还是生物材料,这是首次对微塑料进行流动计数和尺寸测定来区分塑料和生物材料,能够对微塑料进行实时监测,并且实现不同水体中的微塑料测量和数据收集。 这项研究的一个关键是将现有的以实验室为基础的系统转变为一个可以在现场工作的系统。初始目标是实现池塘和湖泊地表水研究的便携式系统,再到可以用于海水的地表水分析,最终实现可部署在水下航行器上进行潜水分析。这将大大提高量化海洋微塑料的能力。 除了帮助科学家研究水体(海洋、池塘、河流、湖泊)中的微塑料外,该传感器还可以用于质量控制。例如,量化饮用水或废水中的微塑料数量。该团队设想,未来饮用水标准可能会包括微塑料含量的限制。他们正在开发的现场装置将满足环境传感器的需求,使基于数据的减缓微塑料污染能够达到快速、低成本的检测优势。(李新编译)

2022-01-18  (点击量:73)

多种珊瑚礁鱼类可抑制大堡礁棘冠海星爆发

2021年12月8日,澳大利亚海洋科学研究所(Australian Institute of Marine Science,简称AIMS)的一项新研究成果发表在国际权威学术期刊《自然通讯》(Nature Communications)之上。研究表明帝王鱼、热带鲷鱼和岩鳕鱼等珊瑚礁鱼类有助于控制大堡礁棘冠海星的数量。 棘冠海星(Acanthaster spp)原产于印度太平洋的珊瑚礁地带,以硬珊瑚物种的活组织为食,大量的棘冠海星的存在可能会导致珊瑚的消失。大堡礁自20世纪60年代以来经历了4次棘冠海星爆发事件,最近的一次仍在持续中。以往,巨型海蜗牛是人们已知的唯一一种刺冠海星捕食者,而最新的研究表明近100种珊瑚礁生物以海星为食,其中有80种是鱼类,包括广受欢迎的海鲜食品,如帝王鱼、热带鲷鱼和岩鳕鱼。这项研究首次探索了渔业捕捞如何影响海星的数量变化。 首先,研究小组对比了AIMS在开放区和禁止捕捞珊瑚礁区收集的鱼类和海星数量。在禁止捕捞的珊瑚礁地区,帝王鱼、鲷鱼和岩鳕鱼的生物量比开放捕鱼区高1.4到2.1倍,而棘冠海星的生物密度则低近3倍。以往的研究表明,海洋保护区禁止捕捞可能会影响海星的数量,这项研究提供了强有力的证据。其次,科学家们还将昆士兰农业和渔业部30年间珊瑚礁鱼类捕捞数据与AIMS同期珊瑚礁监测的棘冠海星数量数据进行了比较,发现渔业产量和海星生物量之间具有惊人的耦合关系。在珊瑚礁鱼类生物量较多的地区,棘冠海星的密度增加了。这种关系对于帝王鱼来说非常牢固,尤其是红喉帝王鱼和亮片帝王鱼(Lethrinus miniatus and L.nebulosus),它们都是众所周知的棘冠海星捕食者。对于热带鲷鱼和岩鳕鱼,包括珊瑚鳟鱼(Plectropomus spp.和Variola spp.),这种关系也很明显。 综合上所述,帝王鱼、热带鲷鱼和岩鳕鱼的消失引发了海星数量的增加。这些发现为研究控制大堡礁乃至整个印度—太平洋地区提供了新思路,例如政府部门可以通过在这些地区开展有效的渔业管理来保护珊瑚礁免受生物侵害。当下,海星爆发仍然是导致珊瑚流失的一个主要原因,但与气候变化等其他外部压力不同,海星爆发是可以通过减少人为捕捞活动加以控制。结合目前已有的棘冠海星管理干预措施,以渔业为基础的针对性的管理,可有助于进一步控制海星暴发。这些发现对理解海星爆发的驱动因素做出了重大贡献,而导致海星爆发的因素很可能是多重的。长期大规模观测数据以及实验研究是解决这类问题最好的方法,可以进一步促进人们认识海星爆发的复杂机理,并帮助决策者实施有效和高效的管理措施。(熊萍编译)

2021-12-17  (点击量:579)

浅海珊瑚可以对深海珊瑚发出热应力反应警告

红树珊瑚(RTC,Primnoa pacifica Kinoshita)是一种生长在北太平洋某些地区茂密海底灌木丛中的大型结构的珊瑚。RTC可为商业使用鱼类提供生存和繁衍的栖息地。对于海洋渔业发展至关重要。 RTC产生的卵母细胞需要16个月才能完全发育,而雄性配子则需要大约一年的时间才能发育。在雌性和雄性群体中,通常同时发现多个阶段的配子。先前研究发现,雌性群体在释放卵母细胞时是不同步的,这些特征表明,RTC的繁衍过程非常脆弱。最近研究表明,环境条件变化可能会中断珊瑚的生殖生命周期。 在本研究中,研究者对RTC雄性生殖生物学进行了详细调查,比较了阿拉斯加海湾东部浅水(<25米)和深水(>140米)地点的精子发育情况。除了新的超微结构分析外,还检查了先前制备的雄性群落组织切片,以比较雄性繁殖模式与先前描述的雌性群落模式,并探索栖息地对雄性配子发育的特定影响。 研究结果发现尽管在深水区个体中发现了成熟精子,但在浅水区个体中,精子发生并没有进展到超过中间阶段,来自深部珊瑚礁群落的精子完全发育,但在浅部群落中,精子发育过早停止,可能会阻止幼虫的成功繁殖。考虑到在浅峡湾栖息地,温度变化可能是深峡湾栖息地的2-7倍,季节性温度达到7.5-8.0℃,如果持续5天或更长时间,对实验室内的珊瑚来说,这显然是致命的条件。因此研究人员认为更频繁和极端的温度波动可能在浅层RTC种群中造成生理应激,导致生殖功能障碍。 全面研究目前受热应力影响的新出现的珊瑚种群的独特机会为阿拉斯加湾深海珊瑚的可能命运提供了预警,这些珊瑚不久将经历类似的海洋条件。鉴于RTC作为东北太平洋渔业栖息地的重要性,研究者强烈敦促对其生殖生态(包括耐热性)和幼虫扩散进行更多的研究,以便进行最先进的海洋学监测。(李亚清编译)

2021-11-30  (点击量:602)

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