拯救自然應(yīng)該關(guān)注種群而非物種

新的研究表明，海洋物種可能比以前認為的更能忍受變暖。人類活動排放的溫室氣體正在導致全球變暖，隨之而來的是地球上許多植物和動物的壓力越來越大，以至于許多科學家認為目前正處于“第六次滅絕”之中，整個物種的消失速度比工業(yè)時代之前快1萬倍。然而，科學家們一直不確定哪些生態(tài)系統(tǒng)、哪些物種面臨的風險最大。最近發(fā)表在《自然氣候變化》（Nature Climate Change）雜志上的一項新研究首次表明，對物種層面風險的關(guān)注掩蓋了對不同種群溫度耐受性廣泛差異的關(guān)注，甚至在同一物種內(nèi)部也是如此，而且海洋物種的這種耐受性差異比陸地物種更大。這些發(fā)現(xiàn)對物種管理和保護實踐有直接的影響，并為其努力適應(yīng)迅速變暖的世界打開了希望之門。

20世紀最重要的生物學發(fā)現(xiàn)之一是，物種進化發(fā)生的速度比以前想象的要快得多。馬薩諸塞大學阿默斯特分校海洋生態(tài)學教授，該研究的主要作者BRIAN CHENG表示，這其中的一個含義是，同一物種的不同種群比傳統(tǒng)生物學認為的更容易適應(yīng)當?shù)丨h(huán)境。事實證明，這種快速的、局部的適應(yīng)能力可能有助于確保其在變暖的世界中生存。

通過對以前發(fā)表的90項研究進行元分析，CHENG和他的合作者從中挖掘了61個物種的數(shù)據(jù)，并構(gòu)建了一組“熱上限”——超過每個物種無法生存的特定溫度。然而，通過進一步放大并觀察從61個物種中抽取的305個不同種群，他們發(fā)現(xiàn)同一海洋物種的不同種群通常有差別很大的熱極限。這表明一些種群進化出了不同的耐受高溫的能力。因此，關(guān)鍵是保持同一物種的不同種群之間的聯(lián)系，以便適應(yīng)較高溫度的種群可以將這種優(yōu)勢傳遞給溫度極限較低的種群。換句話說，想象一個分布廣泛的海洋物種，比如分布在從美國溫暖的佛羅里達海岸到加拿大紐芬蘭寒冷水域里的大西洋鳉魚（Atlantic killifish），如果北方鳉魚的一些南方親戚能夠自然地將活動范圍向北方轉(zhuǎn)移，那么北方鳉魚種群可能更能承受海水變暖的影響。

海洋生物學家和進化生態(tài)學家MATTHEW SASAKI表示，種群規(guī)模很重要。他在康涅狄格大學完成了這項研究，作為他博士后的一部分，他是這篇論文的主要作者。在物種之間看到的溫度適應(yīng)模式與在物種內(nèi)部看到的不一樣，總體情況并不一定與當?shù)匕l(fā)生的情況相匹配。由美國國家科學基金會資助、專攻陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)的生物學家組成的研究小組發(fā)現(xiàn)，這種物種內(nèi)部的變異性主要是生活在海洋和潮間帶地區(qū)的動物的特征。在陸地或淡水中廣泛分布的物種的種群在熱極限上表現(xiàn)出更多的同質(zhì)性，因此，他們可能對氣溫上升更敏感。然而，在陸地上，植物和動物可以利用局部小氣候來降溫和避免極端溫度，例如，他們可以移動到陰涼的地方。

綜上所述，這項研究表明，用一刀切的方法保護和管理所有物種是行不通的。相反，如果想預測種群應(yīng)對不斷變化的環(huán)境的脆弱性，就需要了解種群是如何適應(yīng)當?shù)貤l件的。更有效的方法包括確保海洋物種在其整個活動范圍內(nèi)都能找到大片未受破壞的棲息地，這樣同一物種的不同種群就可以混合在一起，并傳遞幫助他們在更溫暖的水域中生存的能力。在陸地上，需要維持大片涼爽的生態(tài)系統(tǒng)，比如古老的森林，陸地物種可以把他們作為避難所。CHENG表示，通過為每個種群量身定制保護政策，可以為他們爭取時間來適應(yīng)變暖的世界。

楊林林譯自 USA：To save nature，focus on populations，not species，Science Daily，2022-12-01

遺傳障礙、海洋變暖讓玉筋魚的未來充滿不確定

人們一直認為，海洋居民可以在廣闊的海洋中遷徙到很遠很遠的地方，因此，一個物種的種群可以自由地混合。但對于一種叫做玉筋魚的重要飼料魚來說，情況似乎并非如此。

康涅狄格大學海洋科學副教授HANNES BAUMANN表示，玉筋魚是一種小型魚類，富含脂質(zhì)，這使他們成為至少70種不同物種的重要食物來源，包括鯨魚、鯊魚和海鳥。從新澤西附近的水域一直向北到格陵蘭島，都能找到玉筋魚。BAUMANN和博士生LUCAS JONES等研究人員對其很感興趣，想知道玉筋魚是否是一個龐大的同質(zhì)種群，或者是否存在基因上不同的種群。他們的研究結(jié)果發(fā)表在《ICES海洋科學》（ICES Journal of Marine Science）雜志上。BAUMANN解釋說，在考慮該物種的保護和可持續(xù)管理時，這些都是需要回答的重要問題，特別是因為氣候變化，玉筋魚生活的地區(qū)比地球上許多地區(qū)變暖的速度更快。在如此廣泛的范圍內(nèi)對魚類進行采樣絕非易事，但2年前，BAUMANN和JONES開始聯(lián)系其他研究人員，詢問他們是否有多余的組織樣本。BAUMANN將這項工作的成功開展歸功于國際團隊，來自加拿大和格陵蘭島的研究人員提供了樣本，來自康奈爾大學的研究人員幫助測序和分析了數(shù)據(jù)?？傊?，BAUMANN、JONES和他們的團隊使用一種被稱為低覆蓋率全基因組測序的技術(shù)，對來自玉筋魚分布范圍內(nèi)不同位置的近300個樣本進行了測序和分析。他們還對玉筋魚的第一個參考基因組進行了測序。

簡而言之，他們在新斯科舍省海岸外的斯科舍大陸架（Scotian Shelf）上發(fā)現(xiàn)了一個區(qū)域，那里的玉筋魚發(fā)生了基因突變。研究人員識別出了2個不同的群體，一個在分界線的北部，一個在分界線的南部，他們的基因組在染色體21號和24號上顯示出巨大差異。這一地區(qū)沒有明顯的物理障礙，比如山脈將這些群體分開，那么這些差異是如何產(chǎn)生的？這是一個科學難題，而答案似乎就在洋流中。當來自北方的魚類進行繁殖并向南漂流時，他們在基因上不太適應(yīng)溫暖的南方水域，即使冬天溫度高5℃或6℃，他們也無法生存。這些種群可能被洋流聯(lián)系在一起，但實際發(fā)生的連通性基本為零。這在玉筋魚中系首次發(fā)現(xiàn)，但在龍蝦、鱈魚和扇貝等其他物種中已有發(fā)現(xiàn)。這項研究進一步證明了斯科舍大陸架的溫差明顯，并有助于證明溫度是生存的重要因素。BAUMANN表示，一個接一個的例子表明，海洋并不像預期的那樣是一個均勻的地方，有各種各樣的因素阻止了這種持續(xù)的混合。研究人員還發(fā)現(xiàn)了另一個驚人的例子。研究人員發(fā)現(xiàn)，在一個持續(xù)混合的環(huán)境（如海洋）中，出現(xiàn)這種適應(yīng)性時，即使在不斷遇到其他基因型的情況下，為什么這些種群能一直保持著不同？這就是本研究使用的那些強大的基因組方法發(fā)揮作用的地方。許多物種的部分基因組都有“基因倒置”，這意味著來自父母一方的染色體上的基因有一定的順序來自另一方同一染色體上相同的基因編碼，他們是相同的區(qū)域，但他們被翻轉(zhuǎn)了。這些翻轉(zhuǎn)意味著重組無法發(fā)生，因此，基因代代相傳，在適應(yīng)環(huán)境中發(fā)揮著重要作用。

研究發(fā)現(xiàn)，在21號和24號染色體上有著完全不同的區(qū)域，即所謂的“翻轉(zhuǎn)”的部分，因為在這一區(qū)域沒有發(fā)生重組。BAUMANN表示，知道斯科舍大陸架上存在遺傳和生態(tài)屏障很重要，因為隨著氣候變化，這種屏障可能會向北移動，雖然這對南部的魚類來說可能是好消息，但對目前生活在那里的魚類來說卻是壞消息。研究人員在發(fā)現(xiàn)2個種群時松了一口氣，因為如果有許多更小的種群生活在那里，這可能會使管理和保護更具挑戰(zhàn)性，特別是考慮到建造海上風電場等場景時。適合風力渦輪機的地區(qū)也可能是玉筋魚的棲息地，而施工會破壞他們的棲息地。如果有許多較小的種群，一個單一的建設(shè)項目就可能會完全消滅一個種群，而對于分布更廣泛的種群，盡管當?shù)胤N群可能會暫時受到干擾，但在建設(shè)完成后，他們很快就能重新建立起來。BAUMANN計劃將進一步研究的重點放在溫差的遺傳基礎(chǔ)研究上。盡管氣候變化，還是要確保這種魚類的生產(chǎn)力和適應(yīng)力，因此，應(yīng)確保他們出現(xiàn)的這些區(qū)域受到保護。BAUMANN強調(diào)，這不是一個無法解決的沖突，但這是研究人員需要做的事情。由于該地區(qū)變暖的速度更快，熱分水嶺以北的沙洲可能已經(jīng)受到了更大的變暖影響。玉筋魚的這2個種群可能對氣候變化有不同的脆弱性。

楊林林譯自USA：Genetic barriers，a warming ocean，and the uncertain future for an important forage fish，Science Daily，2022-12-09

幼魚利用外部線索尋找方向

全球首個對幼魚定向進行的研究發(fā)現(xiàn)，毫米大小的幼魚一直利用外部線索在開闊的海洋中尋找方向。對于海洋魚類來說，有許多外部線索，包括太陽、地球磁場和聲音等。由邁阿密大學羅森斯蒂爾海洋、大氣和地球科學學院的科學家領(lǐng)導的這項新研究，為理解海洋魚類幼魚這一生活史中的危險階段提供了重要依據(jù)。

了解魚類幼體在遠洋旅行中使用的定向機制對于科學家更好地預測他們的擴散、海洋保護區(qū)的連通性以及海洋魚類種群結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。該研究的主要作者、羅森斯蒂爾學院海洋科學教授CLAIRE PARIS表示，這項研究強調(diào)了深入了解幼魚定向機制的重要性，并提出了魚類早期生活史中矢量導航的概念。幼魚曾被認為是被動的漂流者，依靠洋流將他們帶到育幼場。他們的研究表明，對于世界上從熱帶到溫帶地區(qū)的許多物種來說，幼魚能夠控制他們的目的地，并通過保持方位來遷移。研究人員分析了近20年的研究，使用2種方法收集了空前數(shù)量的多個物種和地點的幼魚數(shù)據(jù)。第一種方法是使用由PARIS發(fā)明的漂移原位儀器，該儀器由一個帶有成像系統(tǒng)的水下儀器組成，可以記錄幼魚在自然環(huán)境中的游泳行為。第二種方法是由塔斯馬尼亞大學的魚類學家JEFF LEIS發(fā)明的“跟隨法”，即由2名戴水肺的潛水員跟蹤處于發(fā)育晚期的幼魚，同時記錄他們的方位和游動速度。將這2種實驗方法得到的運動模式與嚴格使用內(nèi)部線索下預期的理論運動模式進行了比較。這種聯(lián)合方法得出的結(jié)果強烈支持了幼魚的定向運動。羅森斯蒂爾學院海洋科學系的博士后研究員IGAL BERENSHTEIN表示，研究首次表明，幼魚的運動是利用外部方向線索實現(xiàn)的。研究為幼魚使用外部線索來確定方向提供了系統(tǒng)和全面的指示。這很重要，因為更好地了解幼魚階段可以促進海洋種群的管理和保護。這些幼魚能在浩瀚的海洋中找到自己的路，真是太不可思議了。人們應(yīng)該向他們學習，從根本上推進漁業(yè)模型和水下導航科學的發(fā)展。這項研究得到了美國國家科學基金會的資助（NSF-OCE 1459156）。

楊林林譯自USA：Fish larvae find their way using external cues，Science Daily，2022-12-13

日本研發(fā)出由廢棄扇貝殼制成的環(huán)保頭盔

為了回收利用日本碼頭4×104t廢棄的扇貝殼，Koushi化學工業(yè)公司和猿払村推出了“SHELLMET”。這是一款利用海洋垃圾扇貝殼制成的環(huán)保頭盔。根據(jù)公告，“SHELLMET”從2022年12月14日開始眾籌預售。Koushi化學工業(yè)公司將使用他們開發(fā)的生態(tài)塑料制造技術(shù)，與猿払村合作，其目標是減少塑料的使用量，通過將扇貝殼作為塑料替代品資源，進一步促進可持續(xù)發(fā)展。

據(jù)北海道漁林廳《2021財年漁業(yè)廢物產(chǎn)生情況調(diào)查》顯示，在日本國內(nèi)海產(chǎn)品中，扇貝的出口價值最高。猿払村是日本主要的扇貝產(chǎn)區(qū)之一，扇貝捕撈量曾多次位列日本第一。另一方面，猿払村所在的宗谷郡每年在扇貝加工過程中產(chǎn)生約4×104t貝殼作為海洋垃圾。2021年，因?qū)⑸蓉悮こ隹诘絿庠倮玫耐緩奖煌Ｖ?，地下儲存扇貝和扇貝存放地對環(huán)境的影響已成為當?shù)厣鐓^(qū)的社會問題。為了解決扇貝殼過剩的問題，針對扇貝殼的主要成分是碳酸鈣這一事實，將扇貝殼作為原料重新利用，制成一種全新材料的想法被提了出來。項目團隊開始開發(fā)扇貝殼作為支持村莊的重要資源，并開始回收材料。貝殼最基本的功能是用于抵御外敵，而捕撈扇貝是一項危險的活動，“SHELLMET”的最初創(chuàng)意是利用扇貝貝殼制作頭盔以保護捕撈扇貝的漁民。近年來，北海道多次發(fā)生大地震，因暴雨、雪災(zāi)等異常天氣條件造成的災(zāi)害風險不斷增加，基于這一情況，該團隊決定將該頭盔產(chǎn)品推向市場，不僅讓捕撈扇貝的漁民使用，還可以讓村民用作防災(zāi)頭盔，以保護自身安全。

Koushi化學工業(yè)公司成立于1969年，是一家歷史悠久的塑料制品制造商。他們與大阪大學的HIROSHIUYAMA教授一起，開發(fā)了這種以扇貝殼為基礎(chǔ)的新材料，其主要成分是碳酸鈣以及回收塑料。在猿払村大量貝殼的支持下，團隊開發(fā)了“SHELLMET”。這是一種貝殼含量約為20%～50%的新型回收材料，也是日本第一種將扇貝殼和廢塑料結(jié)合在一起的材料。

楊林林譯自Japan：“SHELLMET”，Japan’s first eco-friendly helmet made from discarded scallop shells，F(xiàn)IS，2022-01-19

科學家用浮游植物模型揭示無限可能的海洋

自1934年以來，雷德菲爾德比率，即浮游植物中碳（C）、氮（N）、磷（P）的比例為106∶16∶1，以及這些元素在地球各處的循環(huán)途徑，一直是海洋學的基石。雖然C∶N∶P的比值存在差異，并已在海洋生物群落中觀察到，但迄今為止還沒有確定的方法來量化或預測這種變化。來自羅得島大學的一項新研究可能有助于填補這方面研究和嘗試的空白。研究結(jié)果發(fā)表在《自然地球科學》（Nature Geoscience）雜志上，由羅德島大學海洋學助理教授KEISUKE INOMURA與華盛頓大學、麻省理工學院和普林斯頓大學的團隊共同完成，結(jié)果可能對氣候研究產(chǎn)生有意義的影響。

浮游植物對世界各地的水生生態(tài)系統(tǒng)至關(guān)重要，為幾乎所有海洋生物提供食物；他們還進行光合作用，吸收陽光、水和二氧化碳，釋放氧氣和碳。除了生產(chǎn)大氣中一半的氧氣外，浮游植物還會影響海洋深處的碳輸出和儲存，這反過來又會影響大氣中二氧化碳的組成。碳輸出在很大程度上受到C∶N∶P的比值的影響，因為該比值表明了可利用養(yǎng)分（即氮和磷）產(chǎn)生的碳量。在研究C∶N∶P的比值時發(fā)現(xiàn)，雖然C∶N保持相對穩(wěn)定，但N∶P或C∶P的比值會隨著緯度的不同而顯著變化。該比值在亞熱帶地區(qū)較高，而在北極或南大洋等高緯度地區(qū)較低，原因尚不清楚。為了回答這個問題，研究小組將浮游植物的大分子模型納入了全球環(huán)流和生物地球化學模型中，本質(zhì)上是將浮游植物內(nèi)部的分子組成納入了一個計算模型，該計算模型還考慮了海洋環(huán)流和營養(yǎng)循環(huán)。

INOMURA表示，研究分析了小型和大型浮游植物的現(xiàn)有數(shù)據(jù)，觀察他們的組成——蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂質(zhì)、DNA、RNA等，以及這些大分子之間的關(guān)系，他們?nèi)绾挝展夂蜖I養(yǎng)，并利用他們來復制或生長。參與反應(yīng)或形成化合物的物質(zhì)數(shù)量之間的關(guān)系被稱為化學計量。通過在新模型中確定他們在浮游植物中存在的數(shù)量，并將其納入海洋框架，就能夠預測或模擬分析C∶N∶P的比例在整個海洋中如何變化，以及為什么會變化。研究結(jié)果表明，C∶N比例的變化相對較小，主要是由所有浮游植物共同的生理調(diào)節(jié)策略驅(qū)動的；但N∶P比例的變化較大，主要是受到浮游生物大小的影響。新模型基于經(jīng)驗數(shù)據(jù)增加了之前沒有的細節(jié)，主要是關(guān)于大個體浮游植物的分布，以及它如何適應(yīng)不斷變化的環(huán)境條件。該模型可用于預測和解釋海洋浮游植物中大個體浮游植物的分布，為預測生物和生態(tài)對氣候變化的響應(yīng)提供了框架。

INOMURA認為，回答一個重大的研究問題是一種學術(shù)樂趣。當然，基于經(jīng)驗數(shù)據(jù)的模型會變得更有趣，也更有用。研究所做的是在模型中加入這些細節(jié)水平，為海洋中所有地方（包括研究人員無法到達的地方）的元素比例提供基于現(xiàn)實生活的預測，以幫助研究人員連接起這些點。相信這項工作可能會引領(lǐng)下一代氣候模型的建立。在大分子模式中發(fā)現(xiàn)的更多細節(jié)有助于預測海洋C∶N∶P的比值的未來變化，以及這些變化對大氣中二氧化碳組成和溫度的影響。關(guān)于氣候變化，仍有很多未解之謎。目前氣候模型中的生物學部分是一個存在不確定性的領(lǐng)域。INOMURA希望這個模型有助于更好地確定這一部分。

楊林林譯自USA：Phytoplankton Model：Oceans of possibilities，Science Daily，2022-01-05

隱藏的熱浪威脅珊瑚礁

2019年4—5月，南太平洋中部法屬波利尼西亞茉莉雅島附近的珊瑚礁遭受了嚴重而持久的熱白化。盡管當年沒有發(fā)生厄爾尼諾現(xiàn)象，但這場災(zāi)難還是發(fā)生了，這引起了全世界海洋科學家的興趣。

由香港科技大學海洋科學系A(chǔ)LEX WYATT教授帶領(lǐng)的一個國際研究小組調(diào)查了這一出乎意料的珊瑚白化事件。這一意外事件與反氣旋渦的通道有關(guān)，反氣旋渦抬高了海平面，并將熱水集中在珊瑚礁上，這導致了水下海洋熱浪，而這種熱浪在海表面上基本是看不到的。研究結(jié)果最近發(fā)表在 《自然通訊》 （Nature Communications）雜志上。

大多數(shù)關(guān)于珊瑚白化模式的研究都依賴于海表面水溫的測量，這無法全面反映海洋變暖對海洋生態(tài)系統(tǒng)（包括熱帶珊瑚礁）的威脅。這些用衛(wèi)星在廣闊地區(qū)進行的表面測量是有價值的，但無法探測到影響生活在海洋幾米以下甚至更深處水域群落的環(huán)境溫度。WYATT和同事分析了15年間（2005—2019年）在茉莉雅島收集的數(shù)據(jù)，罕見地綜合利用了遙感海面溫度、高分辨率的長期原位溫度和海平面異常數(shù)據(jù)，結(jié)果表明，在公海海域中，反氣旋渦經(jīng)過該島時，海平面升高，內(nèi)波被推入更深的水域。內(nèi)波沿著海洋溫暖的表層和下面較冷的水層之間的界面?zhèn)鞑?。在WYATT之前領(lǐng)導的一項研究中，內(nèi)波已被證明能頻繁地使珊瑚礁棲息地變冷。目前的研究表明，由于反氣旋，內(nèi)波冷卻在2019年初以及早期的一些熱浪期間停滯。這導致珊瑚礁意外升溫，進而導致大規(guī)模珊瑚白化和隨后的死亡。不幸的是，從當?shù)厣汉鹘干锒鄻有越嵌榷裕?019年發(fā)生的珊瑚大量死亡抵消了此前十年間茉莉雅島周圍珊瑚群落的恢復。

與2019年的熱浪相比，一個值得注意的觀察結(jié)果是，2016年茉莉雅島的珊瑚礁并沒有出現(xiàn)明顯的白化死亡，盡管超級厄爾尼諾現(xiàn)象帶來了溫暖的環(huán)境，并摧毀了世界各地的許多淺層珊瑚礁。這項新研究證明了在珊瑚礁所處深度范圍內(nèi)收集溫度數(shù)據(jù)的重要性，因為如果只關(guān)注海表條件，就會降低預測珊瑚白化的準確性。海洋表面溫度數(shù)據(jù)預測了2016年和2019年茉莉雅島珊瑚都將出現(xiàn)中度白化。然而，直接觀測顯示2016年只有生態(tài)上微不足道的白化現(xiàn)象，熱浪持續(xù)時間短，而且僅限于淺層。如果研究人員只能獲得海洋表面溫度數(shù)據(jù)，2019年嚴重而持久的海洋熱浪就會被忽視，而由此導致的災(zāi)難性珊瑚白化可能被錯誤地歸咎于熱浪以外的原因。WYATT表示，目前的研究強調(diào)了考慮與受威脅的生態(tài)系統(tǒng)對應(yīng)深度環(huán)境動態(tài)的必要性，包括由于水下海洋天氣事件而引起的環(huán)境動態(tài)。這種分析依賴于海洋各個深度長期測量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，但這種數(shù)據(jù)通常是缺乏的。研究為在海洋動力和氣候變化的背景下評估沿海生態(tài)系統(tǒng)的未來提供了一個可能的有價值的機制。

這一由香港科技大學主導的研究小組，還有來自于加州大學圣地亞哥分校Scripps海洋研究所、加州大學圣巴巴拉分校、加州州立大學北橋分校及佛羅里達州立大學的科學家。這項研究的數(shù)據(jù)是通過在茉莉雅島珊瑚礁長期生態(tài)研究（Moorea Coral Reef Long-Term Ecological Research，LTER）站點進行的長期現(xiàn)場物理和生態(tài)觀測得出的。在島嶼和沿海海洋群落的所有深度范圍內(nèi)同時進行物理條件和生物動態(tài)的長期監(jiān)測，為未來保護海洋中脆弱生物資源的研究提供了一種模式。楊林林譯自HKG：Fathoming the hidden heatwaves that threaten coral reefs，Science Daily，2022-01-06

虎鯨體內(nèi)發(fā)現(xiàn)有毒廁紙成分和長效化學物質(zhì)

科學家在不列顛哥倫比亞省的虎鯨，包括瀕臨滅絕的南方虎鯨身體中發(fā)現(xiàn)了一種用于生產(chǎn)廁紙的化學物質(zhì)和“永久化學物質(zhì)”。

根據(jù)最近的一項研究，加拿大英屬哥倫比亞大學海洋與漁業(yè)研究所（Institute for the Oceans and Fisheries，IOF）、不列顛哥倫比亞省農(nóng)業(yè)和食品部以及加拿大漁業(yè)和海洋科學家分析了2006—2018年滯留在不列顛哥倫比亞省海岸的6頭南方虎鯨和6頭過客虎鯨的組織樣本。他們發(fā)現(xiàn)，化學污染物在虎鯨體內(nèi)普遍存在，而廁紙中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的一種化學物質(zhì)是樣本中最普遍出現(xiàn)的，占已確定污染物總量的46%。這種化合物被稱為4-壬基酚或4NP，在加拿大被列為有毒物質(zhì)，可以與神經(jīng)系統(tǒng)相互作用，影響認知功能。研究的參與者，IOF海洋污染研究部門的JUAN JOSéALAVA博士表示，這項研究敲響了警鐘。南方虎鯨是人類迫不及待地要保護的瀕危物種，污染物可能是導致他們數(shù)量下降的原因。4NP常用于紙漿和紙張加工，以及肥皂、洗滌劑和紡織品加工。它會通過污水處理廠和工業(yè)廢水排入海洋，被較小的生物攝入，并沿著食物鏈向上移動，到達虎鯨等頂級捕食者。它被稱為“新興關(guān)注污染物”（contaminant of emerging concern，CEC），是指在環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的沒有得到充分研究且沒有監(jiān)管的污染物。研究的主要完成人KIAH LEE表示，人們對4NP的致病率和健康影響知之甚少，只在少數(shù)海洋哺乳動物中進行了研究。這項研究是第一次在虎鯨身上發(fā)現(xiàn)4NP。IOF兼職教授，不列顛哥倫比亞省農(nóng)業(yè)和食品部的獸醫(yī)病理學家STEPHEN RAVERTY博士表示，這項調(diào)查是一個綜合考慮人、動物和環(huán)境的例子，將虎鯨作為案例研究，可以更好地了解各種化合物對動物和生態(tài)系統(tǒng)健康的潛在影響。

研究人員發(fā)現(xiàn)的污染物中有一半以上屬于“永久化學物質(zhì)”，因為他們在環(huán)境中會存在很長時間。他們被廣泛應(yīng)用于食品包裝材料、防污防水織物、炊具、滅火器等，許多被列為新的持久性有機污染物（persistent organic pollutants，POPs）。這是通過人類活動釋放到環(huán)境中的有毒物質(zhì)，對人類和動物的健康可產(chǎn)生不利影響。許多CEC在加拿大是被禁止的。研究人員發(fā)現(xiàn)，這組污染物中最常見的是7∶3-氟調(diào)聚羧酸，簡稱7∶3 FTCA。目前對7∶3 FTCA的生產(chǎn)和使用沒有限制，但它的一種潛在化學母核結(jié)構(gòu)被歐洲化學品管理局依據(jù)國際協(xié)議《斯德哥爾摩持久性有機污染物公約》列入新的POPs清單。ALAVA表示，這種化合物以前在不列顛哥倫比亞省沒有發(fā)現(xiàn)過，但在頂級捕食者虎鯨身上發(fā)現(xiàn)了。這意味著污染物正在通過食物鏈傳遞。

研究人員也首次在一對南方虎鯨中觀察到了污染物可以從母體轉(zhuǎn)移到胚胎。他們發(fā)現(xiàn)，所有可確定的污染物都可以轉(zhuǎn)移到子宮內(nèi)，95%的4NP從母體轉(zhuǎn)移到胚胎。政府可以通過停止生產(chǎn)令人擔憂的化學品（包括4NP和新出現(xiàn)的7∶3 FTCA）來幫助保護南方虎鯨和其他海洋生物，并發(fā)現(xiàn)和解決不列顛哥倫比亞省和加拿大的潛在海洋污染源。ALAVA表示，受影響的不僅僅是虎鯨，人類是哺乳動物，也吃太平洋鮭魚，所以需要考慮這些污染物如何影響人類健康以及供人類消費的其他海產(chǎn)品。本研究得到加拿大漁業(yè)部、英屬哥倫比亞大學本科生研究基金和日本基金會資助。

楊林林譯自Canada：Toxic toilet paper and longlasting chemicals found in endangered killerwhales，Science Daily，2022-01-12

水深是魚類生物多樣性的引擎

魚類是動物王國中生物多樣性最豐富的脊椎動物。魚類給生物進化學家?guī)砹艘粋€難題：其物種最豐富的地方是熱帶水域，但能最快產(chǎn)生新物種的魚類卻棲息在高緯度的寒冷地區(qū)。耶魯大學的一項新研究有助于解釋這一悖論。研究人員發(fā)現(xiàn)，溫帶和極地生態(tài)系統(tǒng)中的魚類在淺水和深水之間來回遷徙的能力引發(fā)了物種多樣化。他們的研究結(jié)果發(fā)表在《自然通訊》（Nature Communications）雜志上，研究表明氣候變化使高緯度海洋變暖，這將阻礙魚類物種的進化。

在如今的海洋中，魚類進化對魚類多樣性的貢獻最大，特別是利用水柱（water column）和海洋深度來實現(xiàn)多樣化。該研究的主要作者SARAH T.FRIEDMAN表示，進入深海的魚類幾乎都生活在高緯度地區(qū)，在那里更容易沿著水柱移動。由于氣候變化，這些地區(qū)正在經(jīng)歷著急劇變暖，這使得魚類更難改變深度，這有可能破壞新物種形成。FRIEDMAN現(xiàn)在是美國國家海洋和大氣管理局的魚類生物學家，他與耶魯大學藝術(shù)與科學學院生態(tài)和進化學助理教授及耶魯大學皮博迪博物館脊椎動物學助理館長MARTHA MU?OZ共同完成了這項研究。在研究中，研究人員分析了全球4 067種魚類的現(xiàn)有數(shù)據(jù)，其中包括物種的地理范圍和物種形成率信息。在某種程度上，他們的分析模擬了魚類譜系在海洋深處轉(zhuǎn)換的頻率。通過繪制預期深度轉(zhuǎn)變的分布，研究人員可以比較特定譜系中觀察到的轉(zhuǎn)變數(shù)量。他們發(fā)現(xiàn)，物種豐富的高緯度譜系——鰻魚、平鲉、比目魚、銀魚和獅子魚，比預期的更頻繁地在水柱上下遷移。與此同時，高度多樣化的熱帶譜系，如蝦虎魚和隆頭魚，改變深度的頻率低于預期。研究人員表示，對于擁有共同祖先的進化譜系，那些可以沿著深度梯度自由分散的魚類更有可能利用不同深度的新資源或生態(tài)位，并與群體中的其他成員隔離開來，這可能導致不斷的局部適應(yīng)和新物種的進化。

FRIEDMAN和MU?OZ認為，許多變量會影響魚類在不同深度之間移動的能力，包括水溫、壓力和光線穿透性。溫度在高緯度魚類進化分支沿水柱遷移能力中起著重要作用。生活在寒冷水域的魚類分支更容易進入海水深處，那里的水溫急劇下降。相比之下，生活在溫暖淺水中的熱帶魚類在過渡到深海時面臨著陡峭的熱障。熱帶水域現(xiàn)有的高生物多樣性可能是由于過去溫暖地區(qū)是物種繁殖溫床的殘余，但隨著時間的推移，大多數(shù)多樣化開始發(fā)生在靠近地球兩極的地方。但高緯度地區(qū)的生物多樣性引擎很容易受到氣候變化的影響。MU?OZ解釋說，由于高緯度地區(qū)的水分布比熱帶地區(qū)更加均勻，因此，生活在高緯度地區(qū)的魚類在生理上對這些環(huán)境進行了微調(diào)。對他們來說，1℃的溫度變化在生理上是一個挑戰(zhàn)。隨著海洋變暖，生物可能會面臨更大的障礙，難以在深海中擴散。隨著時間的推移，這種生物多樣化的變化將放緩。

楊林林譯自USA：Biodiversity engine for fishes：

Shifting water depth，Science Daily，2022-02-13

幼蝦利用反射光線的物質(zhì)來偽裝眼睛

來自以色列本-古里安大學、劍橋大學、大學間海洋科學研究所和印度理工學院坎普爾分校的一組研究人員提出，透明的對蝦幼體（以及許多其他海洋生物）可以用一種反射光線的物質(zhì)來反射周圍水域的顏色，以偽裝他們的黑色眼睛。該小組在《科學》（Science）雜志上發(fā)表了一篇論文，描述了他們對多種甲殼類幼體的眼睛反射器的近距離分析。紐約聯(lián)合學院的KATE FELLER和MEGAN PORTER在同一期刊上發(fā)表了一篇評論文章，概述了該團隊的工作。

許多生活在海里的蝦類幼體幾乎是完全透明的，這使得捕食者很難發(fā)現(xiàn)并吃掉他們。然而，其眼睛不可能是透明的，因為含有黑色素。在這項新的研究中，海洋科學家們發(fā)現(xiàn)，生物已經(jīng)進化出了一種解決這個問題的方法——眼睛反射器。眼睛反射器，顧名思義，就是在光線進入眼睛之前反射一部分光線。他們不需要反射所有的光譜，只需要反射存在于周圍環(huán)境中的顏色。因此，如果一只幼蝦生活在綠色的水中，反射出的綠色陰影應(yīng)該足以隱藏它的眼睛，不讓周圍的捕食者發(fā)現(xiàn)。在這項新研究中，研究人員仔細觀察了淡水羅氏沼蝦的眼睛反射器。為了了解它的組成，研究小組使用掃描電子顯微鏡和其他光學設(shè)備在細胞水平上觀察反射器。他們發(fā)現(xiàn)反射器大部分由高反射細胞組成，這些細胞含有晶體異黃蝶呤納米球形式的光子玻璃體。研究小組指出，這種排列使反射器在某種程度上可調(diào)控。生活在藍色水中的幼體與生活在綠色水中的幼體，他們眼睛上的晶體排列略有不同。

楊林林譯自Worldwide：Prawn larvae found to hide their dark eyeswith a light-manipulatingmaterial，F(xiàn)IS，2022-02-22

2022年公海衛(wèi)星寬帶數(shù)據(jù)傳輸速度提高了22%

根據(jù)第二觀測站對海洋漁業(yè)部門使用西班牙技術(shù)公司Satlink開發(fā)的新技術(shù)的觀察結(jié)果，2022年公海衛(wèi)星寬帶數(shù)據(jù)傳輸速度比2021年提高了22%。根據(jù)這項分析，2022年人工智能（artificial intelligence，AI）在知情決策領(lǐng)域的應(yīng)用得到了鞏固，如根據(jù)海洋和氣象數(shù)據(jù)實時優(yōu)化航線或選擇最佳捕撈區(qū)域，這將減少高達8%的燃料消耗，并減少類似比例的二氧化碳排放。

根據(jù)觀測數(shù)據(jù)，基于新技術(shù)對三大洋（大西洋、太平洋和印度洋）公海上約30艘船只的影響，2022年衛(wèi)星通信寬帶在漁業(yè)和商業(yè)領(lǐng)域已在終端用戶和企業(yè)用戶（數(shù)字船隊管理）之間得到鞏固。分析指出，22%的增速導致了在海上表現(xiàn)出與陸地上相同的消費模式——語音通話減少，而數(shù)據(jù)使用（社交網(wǎng)絡(luò)、消息服務(wù)、通信和休閑應(yīng)用程序等）增長。因此，2022年語音通話分鐘數(shù)略有下降，具體約為3%（2022年為443 973 min，而2021年為457 233 min）；而數(shù)據(jù)使用量增加，2022年使用了38 695 GB，較2021年的37 473 GB增加3.26%。該研究還指出，在圣誕節(jié)慶?；顒拥耐苿酉?，2022年最后一個季度是語音服務(wù)消費最高的季度。然而，盡管12月仍然是語音消耗最高的月份之一（43 361 min），但仍同比下降了5.1%，而數(shù)據(jù)使用增長了6.6%。

這種更可靠的連接性和娛樂內(nèi)容的獲取對船員福祉的提高產(chǎn)生了積極影響，這是Satlink的主要目標之一。該公司2年前啟動了“互聯(lián)船舶”項目，為海上漁業(yè)的數(shù)字化設(shè)定了流程。除了上述提到的船員福利外，該項目還優(yōu)化了船舶的運營效率和安全性。因此，除了為船員提供技術(shù)工具，以適應(yīng)日益苛刻的環(huán)境與管理等法規(guī)外，數(shù)字化還可以對船舶進行遠程監(jiān)控和支持、預防性維護和登錄信息系統(tǒng)以及提供海洋氣象預報等。

楊林林譯自Spain：The speed of data transmission through satellite broadband on the high seas increased by 22% in 2022，F(xiàn)IS，2022-02-22

海樽在抑制全球變暖方面發(fā)揮著巨大作用

人類每年向大氣中排放數(shù)十億噸二氧化碳，加劇全球變暖。一項新的研究表明，人類的一個“遠親”在抑制這種溫室氣體的影響方面發(fā)揮著巨大作用，它將大量的碳從海洋表面泵到深海。

這項研究由威廉瑪麗弗吉尼亞海洋科學研究所的DEBORAH STEINBERG博士領(lǐng)導，研究結(jié)果發(fā)表在最新一期的《全球生物地球化學循環(huán)》（Global Biogeochemical Cycles）雜志上。該研究是海洋遙感輸出過程（EXPORTS）的一部分，這是一個由美國國家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）資助的為期4年的多機構(gòu)野外項目。共同作者來自緬因州、百慕大群島、加利福尼亞、紐芬蘭、不列顛哥倫比亞省和阿拉斯加的海洋研究所。EXPORTS的目標是結(jié)合船上和衛(wèi)星觀測，更準確地量化“生物泵”對全球的影響。這是一套將碳和其他有機物質(zhì)從陽光照射的表層水域運輸?shù)缴詈５纳镞^程，有效地從海洋表層和大氣中去除二氧化碳。浮游植物在光合作用時將二氧化碳中的碳吸收到他們的組織中，然后將碳匯入到深海，被稱為浮游動物的微小漂浮動物通過攝食浮游植物在這個生物泵中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

2018年，在對東北太平洋進行為期1個月的EXPORTS調(diào)查期間，STEINBERG和同事們偶然發(fā)現(xiàn)了生物泵中一種研究不足的生物的大量繁殖：一種被稱為紐鰓樽（Salpaaspera）的凝膠狀浮游動物。像其他海樽一樣，這些類似“果凍”的生命始于脊索——這種結(jié)構(gòu)在人類和其他脊椎動物中發(fā)展成為脊髓——成年后像透明的小魚一樣在世界海洋中漂流，過濾漂浮在水中的微小植物。有3個特征引起了研究小組對海樽的興趣：一是這些生物可以無性繁殖，在適當?shù)臈l件下可以迅速克隆出大量后代；其次，與大多數(shù)其他浮游動物相比，其體型更大，過濾的水更多，因此，產(chǎn)生更大、更重的糞便顆粒；第三，他們每天在水中上下遷移，在夜晚的掩護下上升，以浮游植物為食，在陽光明媚的時候下沉到黑暗的深海，以躲避捕食者，包括海龜、海鳥和魚類。綜上所述，這些特征使研究人員懷疑海樽可能在生物泵中發(fā)揮著重要作用。因為這些相對龐大的浮游動物的大量繁殖可以通過快速下沉的糞便顆粒有效地將碳匯入到深海；垂直遷移使這些顆粒更容易進入深海；此外，還包括在爆發(fā)期無數(shù)海樽的尸體下沉（海樽個體只能活幾個星期）。

STEINBERG表示，海樽短暫的生命周期和不均勻的分布長期以來一直是研究他們在碳匯和深海食物網(wǎng)中作用的挑戰(zhàn)。海樽遵循一個“盛衰”的生命周期。他們的種群在空間和時間上經(jīng)常不一致。這使得很難觀察或模擬他們對深海碳匯的貢獻。2018年，在EXPORTS太平洋調(diào)查期間，STEINBERG和同事們通過部署各種海洋觀測工具克服了這些挑戰(zhàn)，包括使用傳統(tǒng)的浮游生物網(wǎng)和沉積物采集器到水下視頻錄像機和聲納計算機模型。此外，通過使用2艘科考船“Roger Revelle號”“Sally Ride號”，科學家們不僅能觀察到海樽爆發(fā)的情況，還能觀察到周圍水域的情況，為他們的研究提供了更廣泛的地理背景。史無前例的實地考察的結(jié)果是顯而易見的。海樽的高生物量，再加上他們獨特的生態(tài)和生理特征，導致他們在生物泵中發(fā)揮了巨大的作用。準確地說，觀察到的海樽爆發(fā)覆蓋了約11 000 km2，大約是康涅狄格州的大小。船上的實驗顯示，在海樽水華下方100 m處，平均每平方米海樽能固定9 mg的碳，每天輸入到深海的碳量約為100 t。相比之下，一輛普通轎車每年碳排放量4.6 t。比較這些數(shù)值可以發(fā)現(xiàn)，在海樽爆發(fā)期，每天從氣候系統(tǒng)中去除的碳相當于減少7 500輛汽車。使用該團隊測量的海樽固碳的最高速率（34 mg·d-1）調(diào)整這些值，碳抵消可以增加到超過2.8萬輛汽車。

展望未來，該團隊呼吁人們更多地關(guān)注海樽在全球碳匯中發(fā)揮的關(guān)鍵作用。STEINBERG表示，像該團隊觀察到的這樣的富集經(jīng)常被忽視，海樽對生物泵的貢獻很少被量化，即使在世界上研究最充分的一些海洋中也是如此。將海樽動態(tài)納入最新的碳循環(huán)模型闡明了海樽介導的碳匯潛力。在這個全球模型中，海樽和其他被囊動物每年向深海輸出7×108t的碳，相當于1.5億多輛汽車的排放量。更多地使用新技術(shù)，比如在自動浮標上添加視頻成像系統(tǒng)，將有助于檢測這些富集。研究是為了更好地檢測和量化這些過程，使用新的技術(shù)和采樣方案，將使他們能夠包含在生物碳泵的測量和模型中。

楊林林譯自USA：Study reveals salps play outsize role in damping global warming，Science Daily，2022-02-05