4000多年前，哈拉帕文化在如今的巴基斯坦和印度西北部的印度河流域蓬勃发展。在那里，他们建造了繁华的城市，发明了早于古罗马时代的污水处理系统，并与美索不达米亚的定居点进行长途贸易。然而到了公元前1800年，这种先进的文化远离原本的城市，转而迁徙到喜马拉雅山麓的小村庄。伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）的一项新研究发现，气候变化可能促使哈拉帕人重新定居在远离印度河洪水泛滥的冲积平原。 在大约公元前2500年，印度河流域的温度和天气模式开始发生变化，导致夏季季风降雨逐渐干涸，影响了哈拉帕城市附近的农业生产，WHOI地质学家Liviu Giosan于2018年11月13日在《Climate of the Past》期刊上发表了这项研究成果。 他提到，虽然变幻无常的夏季季风使沿着印度河的农业变得困难，但在山麓上，水分和雨水会更加频繁。当地中海的冬季风暴袭击喜马拉雅山脉时，他们在巴基斯坦一侧产生了降雨。与哈拉帕习惯在印度河中看到的季风洪水相比，它的水量相对较少，但至少它是可靠的。 在土壤样本中很难找到这种季节性降雨变化的证据，以及哈拉帕从依靠印度河洪水转向喜马拉雅山附近的降雨来灌溉作物的证据。这就是为什么Giosan和他的团队专注于研究巴基斯坦海岸外的海底沉积物。在阿拉伯海的几个地点采集了核心样本后，他和他的团队在沉积物中发现了被称为有孔虫的单细胞浮游生物的壳，这帮助他们了解哪些在夏天茁壮成长，哪些在冬天茁壮成长。 Giosan指出，这项研究的最大惊喜在于，气候变化的根源可能十分遥远。那时，一个“新的冰期”正在形成，迫使冷空气从北极流入大西洋和北欧。这反过来又将风暴推入地中海，导致印度河流域冬季季风的上升。这项工作得到了国家科学基金会海洋科学部和WHOI内部资金的支持。 （冯若燕编译） 查看详细>>

英国斯旺西大学Richard Unsworth博士近期在《Current Biology》上发表的文章中呼吁重新考虑在热带海洋保护方面所做出的努力，因为以前依靠珊瑚礁获取食物和增加收入的人们正在转向寻找替代栖息地，这给海草场栖息动物带来了压力。 文中指出，由于气候变化不断加速和全球气温的增长，珊瑚礁受到的威胁越来越大，所以人类对珊瑚礁的依赖也逐渐减少。人们正转向利用海草场作为支持渔业的手段，但这会使这些栖息地受到越来越多的威胁。现在迫切需要完善热带海洋保护的重点。虽然海草在全球广泛分布，但有证据表明，由于当地水问题和物理干扰，退化程度正在加大。不过这些因素是可以在局部尺度进行管理。 虽然珊瑚礁的减少已经引起了广泛的关注并加以保护，但作者认为需要结合实际扩大热带海洋保护重点。海洋保护已经不能仅着眼于关注珊瑚礁，也需要保护海草。Unsworth博士提到，政府、非政府组织和社区需要增加和重新确定保护工作的优先次序，并且更有针对性地利用有限的海洋资源，以实现可持续发展。对于海草，需要通过可持续和切实可行的发展方式来提高资源利用，可以采取针对性的行动来恢复和保护海草场以维持其多种生态系统功能。 作者认为，珊瑚礁保护的“亮点”是表明了一些珊瑚礁的生存潜力。但是，为了使热带海洋能够继续支持渔业，迫切需要关注保护生态系统和生物多样性，这些能够提供最关键的生态系统服务，同时有能力保持可持续发展。海草场是这些生态系统中之一，保护海草场对于民生和粮食安全至关重要。 （王琳编译） 查看详细>>

日本海洋地球科学与技术局全球变化研究与发展中心的Bingzhang Chen和Sherwood Lan Smith研究了浮游植物大小多样性对北太平洋初级生产力的影响。通过使用不同大小的浮游植物群落的新模型，揭示了将生物多样性和生产力的部分未知机制。该研究项目是与德国亥姆霍兹中心的Kai Wirtz教授合作完成的。 浮游植物是海洋食物链的基本构成。就像陆地上的植物一样，海洋中浮游植物的生物多样性对于维持海洋生态系统的整体生产力和恢复力非常重要。此外与陆地植物相比，更多种类的海洋浮游生物往往在任何一个地方共存，即使它们在大小和其他特征上差别很大。虽然在生物多样性和生产力之间观察到了不同的关系，但浮游植物多样性对生产力的影响仍然未知，因为在高度可变的海洋环境中这么多物种的相互作用非常复杂。 为了模拟浮游生物在北太平洋不同地区的生长，科学家们开发了一种连续的浮游植物群落分布特征模型。科学家们研究了不同地区不同环境条件下多样性与生产力关系模拟结果。 结果证明多样性对生产力的影响在很大程度上取决于两个主要影响之间的平衡。一方面在动态环境中，大小和功能的多样性对浮游植物群落是有利的，也就是说它有助于它们在不断变化的环境条件下维持一致的生产力。相比之下，竞争排斥会缩小静态环境中最佳大小或类型的大小分布，因此最具生产力的浮游植物群落在平静区域的多样性较低。研究小组还阐明了洋流和其他物理过程如何通过混合来自不同水域的浮游生物来维持足够大的多样性水平，以支持北太平洋大部分地区相对较高的产量。潜在的机制与先前的理论预测一致：在频繁干扰的地区，更多样化的社区往往更具生产力，因为多样性增强了适应能力，这是一种从环境条件的突然变化中恢复的能力。另一方面，在相对平静的地区，不太多样化的群落往往更有生产力，因为高生产力群落由几乎相同的物种组成，具有恰好的特征或几乎恒定的环境条件的固有特征。因此，多样性对生产力的影响取决于当地的环境条件，特别是干扰的频率。基于查尔斯·达尔文等先驱科学家的见解，这些研究结果首次代表浮游植物群落在三维海洋模拟中使用新模型进行连续大小分布。 海洋生物保护被定义为2015年联合国可持续发展峰会新议程中“海洋，海洋和海洋资源的保护和可持续利用”的17个目标之一。为了优化海洋资源，维持海洋食物链和渔业的生物多样性和生产力时需要考虑干扰频率和强度。具体而言，与干扰相对稀少且生物多样性丧失不太可能降低生产力的地区相比，限制经常受到干扰的地区生物多样性丧失更为重要，以保持那里生态系统的适应能力。 此外，除浮游生物生态系统外，这种方法还可以应用于经济学和人力资源管理等其他不同的研究领域。例如，如何最好地管理员工技能或产品的多样性，以最大限度地提高业务生产力。 （傅圆圆编译） 查看详细>>

2018年10月29日，英国国家海洋中心（NOC）的科学家们在伯利兹开展了一项多学科野外工作项目，旨在通过描述土地使用管理变化对沿海环境的影响。 这是一个由英联邦海洋经济（CME）项目资助的合作研究项目，项目负责人Claire Evans博士提到，陆地上发生的事情会影响到海洋。这个项目将提供关于这些影响的最好的数据以支持伯利兹决策者管理自然资源。例如，木材种植可以为地区带来巨大收入，但如果它导致更多的淤泥被冲入河流和海洋，反过来又会导致珊瑚礁的死亡，而珊瑚礁是旅游业的一大资产，从而木材种植所带来的盈利可能是虚假经济。 目前已规划的活动包括在原始自然环境中采集的河水样本与在土地使用模式发生变化的地区（如水坝或森林砍伐）中河流的样本。这将帮助决策者了解这些土地使用变化对河流水质的影响。为了评估土地使用变化对沿海海洋的影响，研究小组将使用无人智能船进行水质采样。这艘智能船是集装箱式自主海洋环境实验室的成套海洋设备的一部分，其中还包括一辆微型遥控车辆（ROV），可用于直观地评估海洋质量变化对该地区珊瑚礁健康状况的影响。国家海洋局还与当地合作，在战略位置安装自主监测基础设施，以描述海洋酸化、营养物质和氧气水平等海洋状况的变化，这些变化可能会增加珊瑚礁的压力。 （刘思青编译） 查看详细>>

根据加利福尼亚大学圣迭戈分校和普林斯顿大学斯克里普斯海洋学研究所的研究人员所做的一项研究，在过去的25年中，海洋吸收的热能量是人类每年产生的能量的150倍。 研究发现强烈的海洋变暖表明，地球对化石燃料的排放比以前认为的更敏感。研究报告的主要作者，普林斯顿地球科学助理教授Laure Resplandy表示，这一估计值比联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）2014年第五次评估报告中的数字高出60%以上。这项研究成果发表在11月1日的《Nature》杂志上。 海洋占据了地球变暖所产生的所有多余能量的大约90%，因此了解实际的能量数量可以估算出可以预期的地表变暖。 气候敏感性用于评估可允许排放的缓解策略。大多数气候科学家在过去十年中一致认为，如果全球平均气温超过工业化前水平2℃（3.6℉），那么社会将面临气候变化的广泛和危险后果几乎可以肯定。结果表明，如果社会要防止温度超过这个数值，人类活动产生的主要温室气体二氧化碳的排放量必须比先前估计的减少25%。 为了计算总热含量，先前估算方法依赖于数百万的海洋温度测量。许多数据来自Scripps研究人员称为Argo的机器人传感器网络。然而，覆盖面的差距使得这种方法不确定。Argo在全球范围内对海洋温度和盐度进行全面测量，但完整的网络数据仅可追溯到2007年，仅测量海洋的上半部分。近年来，利用海洋温度数据（包括最近的Argo数据）对热含量进行了几次重新评估，这些数据导致IPCC估计值向上修正。 Resplandy和她的合作者使用Scripps在对世界各地观测台站对空气中的氧气和二氧化碳进行高精度测量。通过测量确定了海洋在他们研究的时间跨度内储存了多少热量。他们通过观察空气中O2和CO2的总量来测量海洋热量，他们称之为“大气潜在氧气”或APO。该方法取决于氧气和二氧化碳在较温暖的水中较不易溶解的事实。 随着海洋变暖，这些气体被释放到空气中，从而增加了APO水平。APO还受到燃烧化石燃料和海洋过程的影响，涉及吸收过量的化石燃料二氧化碳。通过比较他们观察到的APO变化与化石燃料使用和二氧化碳吸收所预期的变化，研究人员能够计算出从海洋中发出的APO变暖的程度。这个数量与海洋的热能含量相吻合。研究人员估计，1991年至2016年间，世界海洋每年吸收的热能超过13 ZJ（1ZJ=10 21J）。 （李亚清编译） 查看详细>>

随着气候变化导致的海洋温度上升，世界上许多珊瑚礁正在经历大规模的白化和死亡。对多数珊瑚来说，这是第一次遭遇极端高温。然而，对于太平洋中部的一些珊瑚礁而言，厄尔尼诺引起的热浪是它们日常的生活环境。目前科学家还不清楚这些珊瑚礁是如何适应反复出现的极端高温环境。伍兹霍尔海洋研究所的一项最新研究揭示了处于厄尔尼诺中心的珊瑚礁白化历史，以及部分珊瑚在面临极端环境后是如何恢复的，研究成果发表在《Communications Biology》杂志上。 当水温略微上升时，活珊瑚细胞内的共生藻类就会产生有毒物质，并被珊瑚排出。藻类通常为珊瑚提供食物、能量和以及色泽。如果没有它们，珊瑚就会白化致死。研究团队前往夏威夷以南1400英里的贾维斯岛，研究极端气候对该地区珊瑚的影响。由于贾维斯岛既偏远又属于海洋保护区，物种丰富度十分高，但由于处于太平洋中部，相比于其它地方的珊瑚礁，它们经历了更为极端的由周期性厄尔尼诺事件引起的极端热浪的洗礼。 由于2015年之前没有贾维斯岛上的珊瑚礁白化观测记录，该团队选取了具有100多年历史的老珊瑚并提取了核心样本，开创了一种能够记录珊瑚礁历史的骨骼活检方法。通过对样本进行CT扫描，首次在珊瑚礁的物理结构中发现多种白化证据，并表明最早在1912年就开始出现白化。此外，研究发现，当珊瑚礁白化时，这些巨大的旧珊瑚会褪去“应力带”，也就是一层致密的碳酸钙，这种类似骨头的物质构成了珊瑚的结构。这些带在CT扫描中清晰可见，并与历史上的热浪事件相呼应。 贾维斯岛每4-7年经历一次高于平均水平的温度，这可以追溯到几十年甚至几百年前。研究小组发现，每一次的热浪侵袭，珊瑚礁都经历了严重的白化，但似乎每次都能够迅速恢复。根据研究样本数据，研究人员认为附近的洋流是珊瑚礁恢复的一个主要原因。海底的地形，加上海面信风的力量，把冰冷、营养丰富的海水从深海带到表层。这种上升流滋养了珊瑚礁周围密集的鱼类和其他水生生物，消耗掉了与珊瑚竞争的海藻。在这个过程中，它们为新的、年轻的珊瑚虫留下了最终定居下来的空间。 贾维斯岛上的珊瑚礁经历过多次漂白和恢复，为研究人员提供了新的视角，以更好地了解世界上最具弹性的珊瑚是如何在严峻的珊瑚白化压力下生存的，这对于了解其他珊瑚礁生态系统如何在未来重新生长至关重要。但2015年的超级厄尔尼诺使得贾维斯经历了前所未有的高温，导致95%的岛屿珊瑚死亡。目前最重要的问题是这是否超出了珊瑚礁能够恢复的底线。未来几年内珊瑚礁的恢复情况将真正帮助研究人员了解严重的白化现象。 （张灿影编译） 查看详细>>

弗吉尼亚大学（UVA）和加州大学圣巴巴拉分校（UCSB）的一项最新研究表明，频繁的海洋风暴严重影响了加州沿岸的海藻森林生物多样性，相关研究成果已经发表于《Ecology》杂志上。 研究人员发现干扰的频率是影响海藻森林生物多样性的最重要因素，而严重程度相对起着次要作用。资助这项研究的美国国家科学基金会（NSF）长期生态研究（LTER）计划主任David Garrison提到，重要的是，干扰的严重程度和频率以不同的方式影响海藻床群落。需要持续研究来预测海藻床群落的未来发展，以及它们能够提供的生态系统服务形式，比如渔业。 这项研究实验是在NSF的LTER站点之一的圣巴巴拉沿海基地进行的。这也是为数不多的长期试验之一，主要是研究如果跟研究人员所预测的那样风暴频发和严重程度加大，世界上主要沿海海洋栖息地的海藻森林如何随着时间的推移而变化的。 研究人员在圣芭芭拉沿岸海藻森林中，每三个月对200多种植物、无脊椎动物和鱼类进行计数和测量，为期九年。结果发现在严重的冬季暴风和巨浪侵袭期间，海藻森林逐年减少，而附着在海底的小型植物和无脊椎动物（藻类、珊瑚、海葵、海绵等）增多，但也导致鱼类和贝类（如蛤蜊、海胆、海星、龙虾和螃蟹）减少30%-61%。 研究人员提到，这项发现让人感到惊讶，他们预计严重的冬季风暴会对海藻森林生物多样性造成巨大影响。而实际上，随着时间的推移，干扰的影响力更大，因为频繁的干扰抑制了巨型海藻的恢复，严重影响了周围海洋生物的生存。 作为所有藻类中最大的一种，巨藻可以长到100英尺高，形成浓密林冠，为深海底的生物提供遮挡。而海洋风暴过后，“下层植被”会因光照使其复杂性和多产性变弱，从而影响物种多样性的平衡。若大型海上风暴的破坏延及海岸线时，海藻森林通常会迅速恢复。但是更频繁的风暴会影响海藻森林的恢复，最终导致海洋生态系统的巨大变化。 巨藻的不断消失造就了生态上的“赢家”和“输家”。底层生物，比如海藻、海绵、海葵和海扇，更有可能茁壮成长，而具有商业和娱乐价值的鱼类、螃蟹、龙虾、海螺和蛤蜊则一直在衰退。 （张灿影编译） 查看详细>>

由日本学者Yoshihiko Tamura博士领导的研究小组，通过分析地表和海底熔岩样品，发现安山岩浆直接产生于西之岛下伏地幔的部分熔融。该研究由日本国家先进工业科学技术研究所以及新西兰坎特伯雷大学共同合作。 在太阳系中，只有地球上存在安山岩浆。安山岩作为大陆地壳的主要组成部分，在地球表面及其岩石圈板块的发育过程中扮演着极其重要的角色。研究伊始科学家们提出假设：西之岛的安山岩浆喷发很可能会重现大陆的初生过程。虽然先前的研究已经证实独一无二的类玻安岩系安山岩浆是直接从地幔中生成的，但本研究首次进一步发现，当地壳很薄时，与西之岛火山喷发一样，从海底火山中流挤出的正安山岩浆直接由底层地幔产生。接下来，研究小组将继续探寻该假设是否也能应用于其他地壳较薄的洋弧海底火山。 此项研究得到了日本广播公司（NHK）、日本学术振兴会Kakenhi基金（JSPS Kakenhi Grant）编号17H029和17K05688的资助。部分工作还得到了韩国能源技术评估和规划研究所以及大韩民国贸易、工业和能源部的支持。上述成果已发表在2018年11月9日的日本地质学会杂志《Island Arc》上。 （刘雪雁编译） 查看详细>>

加利福尼亚大学斯克里普斯海洋研究所的一名在读博士发现了一种能够改善发展中国家淡水鱼养殖的方法，这项研究成果发表在《Microbiology Open》上。水产养殖（如鱼类、贝类或藻类养殖）占全球海产品总产量的50%以上，是发展最快的食品行业。60%的鳍鱼养殖是在淡水中进行的，且大部分在中国和东南亚。据估计，到2050年全球人口将达到90亿，快速增长的发展中国家将从水产养殖投资中获益。在非洲东南部内陆国家马拉维，水产养殖目前仅占到鱼类产量的5%，具有巨大的投资增长空间。 Jeremiah Minich是斯克里普斯海洋研究所的博士，他主要对生活在鱼体内和以鱼为食的微生物群落或有机体进行研究，他通过自己的努力一步一步使养鱼业走上增产的道路。为此，他获得了富布赖特奖学金，并在马拉维直接与当地养殖罗非鱼和鲶鱼的社区工作了七个月。 在许多小型水产养殖场，粪便是一种有效的肥料，用于促进自然藻类的生长，进而成为鱼类的低成本饲料。通常大家认为鸟粪比牛粪或猪粪好，但Minich想进一步探索其原因。他和他的团队，测试了不同的人工混合养殖方式，包括肉鸡、蛋鸡、鹌鹑、珍珠鸡、牛和猪。每种肥料都进行了四周的试验，收集了池塘水中的微生物样本以及鱼的粪便，提取了DNA并进行了测序和分析。研究发现，施肥量对鲶鱼生长的影响较大，用鹌鹑和肉鸡的粪便生长最快，饲养肉鸡粪时罗非鱼生长最快。特别值得一提的是，饲养肉鸡粪便四周后，罗非鱼的体重增加了82%。当喂食鹌鹑和肉鸡粪便时，鲶鱼的体重分别增加了125%和95%。他发现，尽管粪肥处理会影响鱼的微生物群落，但大多数粪肥微生物在鱼体内都无法检测到，这表明粪便在系统中起着益生菌的作用。 （刘思青编译） 查看详细>>

近日，澳大利亚海洋科学研究所（AIMS）的研究人员研究人员在大堡礁鱼类中发现了微塑料和其他人造纤维残渣。这篇发表在《Scientific Reports》上的研究论文首次报告了世界遗产海域野生捕获商业鱼类中存在微小碎片。研究人员从Lizard、Orpheus、Heron和One Tree Islands等地的珊瑚礁上收集了20只幼珊瑚鳟鱼，其中19只鳟鱼的胃肠道中发现了115种人造碎片。 AIMS海洋生态学家Frederieke Kroon博士表示，94%的产品是半合成和天然衍生材料的混合物，而只有6%是合成材料。研究人员首先在视觉山将海洋碎片与肠道内容物分离，然后在AIMS实验室进行检查，科学家使用最新的光谱技术寻找具有聚合物成分的材料。该研究检查了Plectropomus leopardus和P.maculatus两个物种的一年生珊瑚鳟鱼中可能摄入的人造碎片，其中包括大堡礁上高价值的商业和休闲渔业物种。 作为研究的一部分，AIMS研究人员开发了一个系统，可以将摄入的海洋微小组分清楚地识别和分类为三组：合成品、半合成品和天然衍生物品。该研究没有检查对人类消费者的潜在风险，因为研究只在鱼类的肠道中检测出这些物品，且传统情况下这些鱼类在食用前已被去除了肠道物质。 Kroon博士指出，他们的研究应用这种新分类表明人造物品，如人造纤维（一种半合成品）在鱼肠中比聚酯等塑料制品更常见。这种新的分类将提高科研人员对微塑料摄入与其他人造碎片摄入的理解。在未来，科学家希望这种分类系统有助于评估摄入物质对鱼类健康以及人类消费者的潜在风险。在目前的研究中，珊瑚鳟鱼的状况似乎并没有受到大量摄入微小碎片的影响。但是，我们不知道是否会对珊瑚鳟繁殖或死亡产生任何长期影响。 在幼珊瑚鳟鱼中检测到的微纤维来源目前尚不清楚，可能包括国内、陆基和船运污水排放，也可能包括通过海洋或大气运输向大堡礁运送纤维的国际来源。AIMS研究人员目前正在研究其他海产品种的微弹性污染。 （於维樱编译） 查看详细>>