近日，中國科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境國家重點實驗室（LTO）詹海剛研究團(tuán)隊在海洋熱浪影響浮游植物方面取得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果以“Shifting Responses of Phytoplankton to Atmospheric and Oceanic Forcing in a Prolonged Marine Heatwave”為題發(fā)表于國際著名期刊Limnology and Oceanography《湖沼與海洋》，LTO詹偉康助理研究員為論文第一作者，詹海剛研究員為通訊作者。 海洋熱浪是指發(fā)生在海洋中的極端高溫事件，其形成機(jī)制包括大氣強(qiáng)迫（如太陽輻射、感熱、潛熱、風(fēng)等）和海洋動力過程（如海洋平流、層結(jié)、垂向混合、上升流和Ekman抽吸等），這些機(jī)制通過改變海洋混合層的營養(yǎng)鹽供應(yīng)或光照條件，對全球海洋浮游植物的分布與變化產(chǎn)生廣泛的影響。當(dāng)海洋熱浪持續(xù)時間較短且機(jī)制較為單一時，浮游植物的響應(yīng)通常變化不大。然而，對于一些持續(xù)時間較長的海洋熱浪，其主導(dǎo)驅(qū)動因素可能會發(fā)生改變，這是否會對浮游植物響應(yīng)帶來重大轉(zhuǎn)變目前還不清楚。另外，以往的研究主要關(guān)注熱浪對海水葉綠素的影響，很少涉及浮游植物生物量和群落結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。 研究團(tuán)隊基于衛(wèi)星遙感和Argo數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)發(fā)生在2015-2016年間熱帶東南印度洋的一個長熱浪事件中（持續(xù)時長達(dá)372天），盡管表層海水表現(xiàn)出一致性增溫信號，衛(wèi)星觀測的浮游植物（葉綠素濃度、生物量和粒徑結(jié)構(gòu)）響應(yīng)卻出現(xiàn)顯著差異（圖1）。在熱浪的前半階段（階段1），海表葉綠素濃度和浮游植物生物量略微增加，整體的浮游植物粒徑結(jié)構(gòu)基本不變；然而在熱浪的后半階段（階段2），葉綠素濃度和浮游植物生物量顯著下降，且整體的群落結(jié)構(gòu)朝更小粒徑浮游植物轉(zhuǎn)變。 浮游植物的不同響應(yīng)主要受海洋熱浪的不同物理驅(qū)動因素調(diào)控。階段1海表增溫主要受大氣因素（海表凈熱通量增加）主導(dǎo)，此階段混合層變淺，近表層水體層結(jié)增強(qiáng)，但同時也存在上升開爾文波，這些因素使得該階段混合層內(nèi)總體營養(yǎng)鹽變化不大，因而葉綠素和生物量等變動不大。階段2海洋熱浪則主要受海洋過程（下沉開爾文波）主導(dǎo)，此階段海洋波動大大減弱了該海域的季節(jié)性上升流，導(dǎo)致混合層內(nèi)營養(yǎng)鹽顯著減少，造成葉綠素濃度和生物量的下降，進(jìn)而擴(kuò)大小粒徑浮游植物的生長優(yōu)勢（圖2）。研究團(tuán)隊進(jìn)一步對該海域1998-2020期間所有熱浪事件進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)果表明由大氣主導(dǎo)的海洋熱浪傾向于增加該海域浮游植物葉綠素濃度和生物量，而海洋過程主導(dǎo)的熱浪則相反，與2015/2016的長熱浪事件基本一致。 上述結(jié)果表明，即使在同一個海洋熱浪事件中，因為主要驅(qū)動因素的變化，浮游植物響應(yīng)也可能會發(fā)生顯著轉(zhuǎn)變。由于表層變暖信號的連續(xù)性，這種轉(zhuǎn)變很容易被忽視。因此，在綜合評估海洋熱浪（尤其是長期熱浪）對浮游植物的影響時，必須關(guān)注整個事件中驅(qū)動機(jī)制的變化。特別是在全球變暖背景下，海洋熱浪的發(fā)生頻次將增加，持續(xù)時間將變長，對海洋熱浪物理機(jī)制進(jìn)行厘清和分類顯得更有必要。 本研究得到了科技部重點研發(fā)計劃項目（No. 2022YFC3103800）、中科院國際合作項目（No. 133244KYSB20190031）、國家自然科學(xué)基金（Nos. 42276186, 42276027, 42106169, 42006026, 41906026）、中科院青促會（No. 2021343）、南海海洋研究所發(fā)展項目（No. SCSIO202204）、廣東省基金（No. 2023A1515010966）、廣州市科技計劃項目（Nos. 202201010487, 2023A04J0188）、熱帶海洋環(huán)境國家重點實驗室自主項目（No. LTOZZ2102）、以及中國-斯里蘭卡聯(lián)合科教中心的共同資助。 相關(guān)論文信息：Zhan, W., Zhang, Y., He, Q. and Zhan, H*. (2023), Shifting responses of phytoplankton to atmospheric and oceanic forcing in a prolonged marine heatwave. Limnology and Oceanography. https://doi.org/10.1002/lno.12388 文章鏈接： https://doi.org/10.1002/lno.12388 圖1. 2015/2016熱帶東南印度洋（a）海洋熱浪累積強(qiáng)度和（b）海表溫度時間序列。（c-f）熱浪期間葉綠素濃度（Chl）、生物量（Cphyto）、細(xì)胞著色度（θ）和群落結(jié)構(gòu)（CSD slope）時間序列。其中紅線為熱浪期間的量值，藍(lán)線為氣候態(tài)平均值，藍(lán)色陰影表示一倍標(biāo)準(zhǔn)差范圍，灰色陰影表示熱浪時間段。
近日，中國科學(xué)院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質(zhì)重點實驗室（OMG）研究員李偉的“海底地貌與沉積動力學(xué)”研究團(tuán)隊聯(lián)合國內(nèi)外多位科學(xué)家，系統(tǒng)研究了南海西北部平緩陸坡區(qū)（<0.5°）一個孤立存在的海底峽谷群，并揭示了其形成機(jī)理及演化過程。該研究成果已發(fā)表在國際地貌學(xué)期刊Geomorphology（《地貌學(xué)》）上，李偉為論文第一作者，李偉與廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局教授陳泓君為本文通訊作者。 海底峽谷是廣泛分布在主被動大陸邊緣和海島周緣的狹長型地貌單元，其重要性在于能夠作為陸源碎屑、有機(jī)質(zhì)和污染物進(jìn)入深海的主要通道，同時對油氣富集、海洋碳匯和生態(tài)環(huán)境也有著重要影響。海底峽谷的形成機(jī)理常常能夠反映長時間尺度的深水沉積過程，也記錄著區(qū)域沉積物供給、構(gòu)造活動和海平面變化等重要信息。然而，海底滑坡如何控制海底峽谷的形成過程目前仍尚不明確。 研究人員以南海西北陸緣為研究區(qū)，通過海底多波束測深與二維多道地震數(shù)據(jù)，詳細(xì)研究了該研究區(qū)海底峽谷群的地貌形態(tài)和內(nèi)部地質(zhì)結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果表明，在相對平緩陸坡上（<0.5°）發(fā)育的海底峽谷群底部存在海底滑坡沉積物（又稱為塊體沉積搬運(yùn)體系：MTC），而在峽谷群周圍并未觀察到其他海底峽谷、水道及沖溝（圖1）。研究人員認(rèn)為，由海底滑坡形成的負(fù)地形為輸送到下陸坡的沉積物提供了可容納空間，并能夠捕獲沉積物重力流，從而促進(jìn)MTC頂部海底峽谷的形成。此外，三條海底峽谷的西南側(cè)壁發(fā)現(xiàn)了側(cè)向沉積體，表明它們受等深流作用影響而向東北方向遷移；而峽谷內(nèi)部的小規(guī)模MTC則表明它們經(jīng)歷過多次由海平面變化控制的侵蝕-充填過程，現(xiàn)今高海平面最終導(dǎo)致海底峽谷群孤立存在于平緩陸坡上（圖2）。 這項研究結(jié)果不僅揭示了海底滑坡在海底峽谷初始形成過程中的關(guān)鍵作用，而且明確了相對海平面變化對平緩陸坡區(qū)海底峽谷演化過程的重要影響。 研究工作得到了廣東省自然科學(xué)基金-杰出青年項目、國家自然科學(xué)基金面上項目、三亞崖州灣科技城海南省聯(lián)合項目及中國科學(xué)院率先行動“人才引進(jìn)計劃”的共同資助。 相關(guān)論文信息：Li, W.*, Li, S., Alves, T. M., Jing, S., Chen, H.*, & Zhan, W. (2023). Initiation and evolution of an isolated submarine canyon system on a low-gradient continental slope. Geomorphology, 108746. 論文鏈接： https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0169555X23001666 圖1南海西北陸緣海底峽谷群位置圖及海底多波束地形圖 圖2海底峽谷形成及演化過程模式圖
該工作首次鑒定出一系列未知的寬宿主范圍（Broad host range，BHR）質(zhì)粒，并發(fā)現(xiàn)BHR質(zhì)粒能攜帶適應(yīng)性基因在全球各種環(huán)境中廣泛傳播，提供了認(rèn)識腸道生態(tài)系統(tǒng)及耐藥性基因傳播的新見解。 北京時間6月8日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院合成生物學(xué)研究所馬迎飛課題組在國際期刊核酸研究（Nucleic Acids Research）發(fā)表題為 “Global transmission of broad-host-range plasmids derived from the human gut microbiome” 的文章。該工作深度分析并揭示了大量人腸道質(zhì)粒，首次鑒定出一系列未知的寬宿主范圍（Broad host range，BHR）質(zhì)粒，并發(fā)現(xiàn)BHR質(zhì)粒能攜帶適應(yīng)性基因在全球各種環(huán)境中廣泛傳播，提供了認(rèn)識腸道生態(tài)系統(tǒng)及耐藥性基因傳播的新見解。
