PNAS：原生状态显像揭示钙化微藻的钙储存细胞器与非钙化微藻的相似

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海洋球石藻（Coccolithophores）是一种单细胞海藻（微藻），其钙化鳞片通过可控的细胞内过程产生。研究钙化过程的细胞控制对理解和预测海洋条件变化对全球海洋钙化和碳通量的影响十分重要。该研究利用最先进的低温电子和低温软X射线显微镜，证明了球石藻的钙储存细胞器与非钙化微藻钙的钙储存细胞器相似。这将环境和进化意义的问题与更好表征的生物体生理和分子遗传学发现相关联，因此为了解球石藻的钙化过程提供了新窗口。 钙储存细胞器普遍存在于真核生物中，对于钙信号传导和维持细胞钙稳态起关键作用。在大多数细胞器中，细胞内钙浓度很少超过微摩尔水平。而被称为酸钙胞质体（Acidocalcisomes）的酸性细胞器却例外，它将钙与多磷酸盐一起浓缩成致密相。但迄今为止，这些细胞器仅在多种非钙生物体中被发现。 最近，在海洋球石藻Emiliania huxleyi中发现了一种储存钙和磷的隔室，提高了钙储存细胞器和方解石生物矿化之间联系的可能性。因此，研究人员利用几种微藻，并运用低温成像和低温光谱技术来研究钙储存细胞器在其天然状态和纳米级分辨率下的解剖学和化学成分。 研究表明，钙化球石藻Pleurochrysis carterae的钙储存室内的致密钙相和存储在非钙化藻Chlamydomonas reinhardtii的酸性钙离子体中的钙相具有共同的特征。研究还发现浓缩钙是一种普遍的现象，并且已经适用于球结石的形成。文章描述了酸性钙离子钙储存与海洋球石藻钙储存之间的联系，这意味着对酸性钙离子的生理和分子遗传理解可能与海洋球石藻钙化的钙通路有关，为研究这一过程对变化的海洋条件的适应性提供了新的切入点。 （刘雪雁 编译） 原文链接： https://doi.org/10.1073/pnas.1804139115

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发布时间: 2018-11-09

Science：浅水礁物种可能无法在更深水域生境中找到避难所

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由于气候变化和人类活动的威胁，深水礁不太可能成为许多鱼类和珊瑚礁的安全港。科学家在7月20日发表于《科学》杂志的研究报告中指出，浅水生物很难适应深海环境。这项研究质疑了“深水礁避难所”的假说，这种假说认为，来自不利于生存的浅礁的物种可以简单移动到30至150米深处的珊瑚礁，称为中孔珊瑚礁。动物学家Luiz Rocha认为，即使一个典型的浅水物种的个体可以在一定深度范围内被发现，也并不意味着大多数物种能够生存在更深的水域中。 Rocha通过研究细节发现，这些物种中很多实际上并不生活在这些深度的水域中。但是数据很少，部分原因是发现这些物种需要科学家进行潜水技术训练。罗查和他的团队想弄清楚，是否有浅水物种可以在深水礁中繁衍生息。 科学家们在亚洲菲律宾、加勒比海的库拉索岛、百慕大的大西洋中部岛屿和西太平洋岛国密克罗尼西亚的水域中进行了数十次深度达150米的潜水。在对687种珊瑚物种和1761种鱼类进行编目的同时，研究小组发现深水生态系统与浅水礁有很大的不同，并且有许多不同的物种进化成生活在较深和较冷的水域中的生物。 动物学家兼合著者Richard Pyle说，虽然研究人员没有排除重复的物种，但在某些地方，大约有一半的物种被发现存在于深礁和浅礁中，而其余的物种只在深水或只在浅水中被发现。 研究小组还指出，没有一个深水礁是纯净无污染的。研究人员看到缠结的钓鱼线、破碎的瓶子和漂白的珊瑚，这可能是由持续较高的水温所造成。这些问题在菲律宾珊瑚礁中尤为严重。 “人们认为这些深层的生态系统受到的影响较小，”海洋学家Kimberly Puglise说。但是深水礁也容易受到破坏，但通常不会像浅水礁那样划入保护区。 研究表明，深水礁生态系统非常重要，除了能够保护浅水礁，其自身也非常重要。这项研究并不排除物种迁徙到更深水域的可能性。 （王琳 编译）

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发布时间: 2018-08-09

研究发现最适合小规模淡水养殖的饲料种类

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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）

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发布时间: 2018-11-23

Nature：根据海底地震资料估算马里亚纳俯冲带的水输入量

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虽然俯冲带的水循环是水向地球深部输送的唯一方式，但人们对它的机制了解甚少。以往对超过100公里深度水通量的估算差异较大，这些计算中不确定度的主要来源是俯冲上地幔的初始含水量。过去通过主动源地震的调查研究，发现俯冲板块在海沟附近板块发生弯曲的位置普遍发生水化。然而，这些研究并没有确定水化的深度范围，且过去的研究大多针对年轻的俯冲板块，使得年代久远的俯冲板块的水平衡很不确定。 本研究通过对海底宽频地震资料瑞利波的分析，绘制了马里亚纳海沟中部地壳以及上地幔顶部的地震图像。这些图像表明，由水化作用引起的地幔低速体延伸到莫霍面以下约24公里。结合以往对俯冲带地壳内水量的估算，最新计算结果表明该地区的俯冲水量至少是最初估算的4.3倍。如果其他较老、较冷的俯冲板块包含相应厚度的含水地幔层，那么与以前的估算量相比，全球流入100公里以上地幔的水通量必须增加大约三倍。由于长期净流入地球深部的水量与地质记录不符，对火山弧和弧后盆地喷出水量的估算也可能需要进一步的修正。 （刘思青 编译）

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发布时间: 2018-12-28

非洲海洋矿产资源国际研讨会召开

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非洲大陆架及相邻国际海底区域海洋矿产资源研讨会——由非洲蓝色经济支持的非洲海洋领域可持续发展前景会议正在乌干达坎帕拉举行，会议时间为2017年5月2-4日。 研讨会由乌干达共和国主办，ISA与非洲矿业发展中心（AMDC）、皮尤慈善信托基金、GRID-Arendal合作组织（挪威）、非洲联盟委员会（AUC）和联合国非洲经济委员会（UNECA）协办。 来自国际法律和科学界的专家、国家和地区政府官员、科学家、研究人员等前来讨论了与“联合国海洋法公约”相关的问题、国际海事组织关于海洋矿产资源开发的工作及保护和保持海洋环境免受国际海底区域活动的影响等内容。 另外，会议还讨论和提出了改善非洲国家深海海底制度区域合作和参与的机制。特别是解决非洲内陆国家的特殊利益。 这些问题将在联合国可持续发展目标（SDG）的框架内加以解决。特别是SDG-14。SDG-14即“保护和可持续利用海洋，海洋和海洋资源促进可持续发展”。 研讨会旨在激励非洲国家建立与深海海底活动有关的技术能力；增加相关地区决议的参与；鼓励参加此地区的活动；界定和实施非洲大陆架的可持续活动；为非洲蓝色经济的可持续发展做出贡献。 （李亚清 编译）

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发布时间: 2017-05-17

海洋石油模型测算与评估

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尽管石油被用于平息海上风暴的历史已有几个世纪，人们对海洋石油的形成机制却知之甚少。本研究通过利用定量信息来查验海洋石油形成过程，研究数据来源于1883年一次著名的海上救援，救援队伍曾在风暴期间使用石油来减少大型海上碎浪。 油膜和膜下波浪的建模研究显示，大型碎浪被风力减小所压制。之后调整薄膜表面粗糙度，以假设海面以上风力和能量流的改变。研究结果对于了解空气—海洋的动力交换，包括其在诸如旋风生成和风暴潮的过程中的作用至关重要，尽管这仅强调了风与海洋表面复杂的相互作用中的一个方面。 研究模型中有几个必不可少的条件：模型涉及到的两艘船因顺风而比浮油移动速度更快；在船的上风区域，风应力减小，碎浪随之平静；极性浮油在海面上几乎连续，且在近一个小时内得到修复。模型结果表明，小规模的改变海面粗糙度可能会导致风-海洋系统结构的变化，能量输入降低，而减少的能量输入可以解释为何碎浪被压制。 目前，本研究可能的一个重要应用是通过薄膜来改变天气。基于薄膜能影响海面的蒸发、浪花的形成和风能的摩擦损失，反之，这些因素即可改变天气。例如，当风控飓风发生，蒸发量与湍流能量损失的比例减小时，少量极性油（2 kg / km2）形成的单层薄膜持续时间若足够长，在理论上就可以改变飓风。另外，天然或人为的表层薄膜可以减少气体输送、增加海面温度、改变阳光反射和降低反向散射强度，因此对于上层海域具有重要意义。而且，了解这些影响作用对于环境和气候治理的精细建模至关重要。 （刘雪雁 编译）

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发布时间: 2017-05-17

欧洲研究理事会资助英科学家探索北大西洋深水形成变化

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欧洲研究理事会（ERC）拨款200万欧元支持英国国家海洋中心（NOC）首席研究科学家Eleanor Frajka-Williams博士完成“增强对流以调和淡水通量增加的目标实验”（TERIFIC）项目的研究工作。这是一项五年项目，利用海洋机器人研究格陵兰岛和北极冰层的融水如何改变北大西洋的“深水形成”。 Frajka-Williams博士解释道，深水形成是经向翻转环流的关键部分，数值模型显示，关闭时全球海洋环流会通过减速的方式来做出反应。然而，尽管格陵兰岛的融化速度在加速，但过去几年却看到对流增加。TERIFIC将将深入研究这一变化，以详细了解淡水和深水形成过程中发生的过程。该项目有助于更好地了解海洋如何以及何时对淡水输入做出反应，将提高我们对未来十年海洋环流变化的预测能力，以及对欧洲西北部气候的潜在影响。 Frajka-Williams博士及其团队将使用不同的海洋机器人，包括潜艇滑翔机、无人水面舰艇和迷你地面漂流器，来记录淡水从格陵兰冰融化到北大西洋深水形成区域的途径。 NOC科学与技术总监Angela Hatton教授评论，这笔资助是对Eleanor作为世界级科学家地位的认可，也是对NOC研究北大西洋变化的重要科学地位和社会价值的认可。TERIFIC项目将有助于Eleanor建立研究团队，从而开展先锋实地考察。 （於维樱 编译）

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发布时间: 2018-09-11

海洋科技快报2019年第9期

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本期目录： 项目规划 美国斥资1.25亿美元建造新型地区级研究船 WHOI将加入9400万美元合作研究联盟 英国GloSAT项目旨在提高对气候变率和变化的认识 国际资讯 《Nature》：工业时代以来北大西洋浮游植物生产力下降10% 研究进展 《Science》：深海鱼类已进化出超视觉能力 《Science》：适应性进化帮助鱼类幸存于极端污染环境 NOC研究发现微塑料积聚在深海生物群落热点地区 美研究人员在太平洋发现依赖砷呼吸的微生物 低氧水平会使海洋无脊椎动物暂时失明 澳研究人员利用基因组数据研究珊瑚与藻类的共生关系

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发布时间: 2019-05-30

海洋科技快报2022年第3期

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项目计划  美国和墨西哥合作以解决跨境海洋垃圾问题  科技进展  德科学家在北极深海海山发现生物群落  转基因发光鱼种入侵巴西溪流  通过深海沉积物DNA序列分析揭示深海丰富而未知的生命 气候变化影响全球海洋生态系统  美科学家揭示近海水体中微塑料分布  蒙特利湾水族馆研究发现极端高温成为海洋的“新常态”  研究首次测量进入深海内部的氧气流量  德科学家利用高分辨率气候模型解释南极海冰悖论 

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发布时间: 2022-02-16

未来几十年，鱼类可能无法在大海里正常呼吸

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鱼类即使生活在水下，也能像我们人类一样吸入氧气。它们用鳃把溶解在水中的氧气从水中过滤出来。而海水温度越高，水中所能溶解的氧气量就越少。现在的水下含氧量基本上相当于在稀薄的空气中或山顶时的氧气量。虽然海洋中的某些水域天然含氧量会比较少，但是随着气候状况变得越来越糟糕，许多水域将无法像过去一样溶解尽可能多的氧气，而生活在那里的鱼类将无法呼吸。每一个低氧缺口区都会向着水平方向和海面方向蔓延扩大。 最近的一项研究发现，与之前没有气候变化时相比，整个海洋的含氧量将在未来15到25年内显著减少。 海洋表面的含氧水平是最高的，因为表层水可以从空气和进行光合作用的植物中获得大量氧气。这就意味着海洋深处是最危险的区域。一些传统认识中的深水海洋生物已经被迫进入到更接近海面的区域，因为更上层区域可以让它们正常呼吸。 然而，人们很难阻止海水中氧水平下降。据预测，下个世纪的深水含氧水平将直线下降20%-40%。在过去的25年里，加利福尼亚沿海一些区域的氧含量已减少了三分之一。十多年来，太平洋西北部的氧气含量下降了太多以至于美国国家地理杂志称这片区域为“无生命的荒洋”。 （莫爱彬 编译）

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发布时间: 2017-02-06