北极之夜与水母之光：从未被了解的隐秘生存盛宴

北极之夜与水母之光：从未被了解的隐秘生存盛宴 最近在北极地区进行的研究发现，曾经被认为在食物网中微不足道的水母，在斯瓦尔巴群岛孔斯峡湾的极夜中成为片脚类动物的主要食物来源，这表明生态系统因"大西洋化"而发生了重大变化。图片为栉水母或梳水母。现在，阿尔弗雷德-魏格纳研究所的研究人员利用DNA代谢编码技术首次证明，这些水母在极夜期间是斯瓦尔巴群岛片脚类动物的食物，因此在北极食物网中发挥的作用比以前设想的要大。他们最近在科学杂志《 海洋科学前沿》 （Frontiers in Marine Science）上发表了一篇文章，介绍了他们的发现 。阿尔弗雷德-魏格纳研究所的研究人员在极夜的一个月里采集了四种不同片脚类动物的样本。图片来源：阿尔弗雷德-魏格纳研究所/夏洛特-哈弗曼斯北极大陆化及其对海洋生物的影响近年来，来自大西洋的暖咸水越来越多地进入欧洲北极地区。挪威斯瓦尔巴群岛也受到这种"大西洋化"的影响：西海岸的康斯峡湾（Kongsfjorden）已转为大西洋水系；极夜（11 月至次年 2 月）的水温每十年上升约 2摄氏度。这些变化也导致了生物迁移，因为来自温暖水域的物种也随着温暖的大西洋水流入北极。阿尔弗雷德-魏格纳研究所、亥姆霍兹极地与海洋研究中心（AWI）ARJEL 初级研究小组负责人夏洛特-哈弗曼斯（Charlotte Havermans）说："一些水母物种尤其倾向于向极地扩散，进入北极地区。2022年，当我们在极夜的康斯峡湾（Kongsfjorden）时，我们非常惊讶地看到峡湾里充满了水母生命，由许多不同的物种和生命阶段组成，它们似乎是冬季最主要的浮游动物。"粉色头盔水母，一种水螅虫过去，水母被认为是海洋食物网中的营养死角，但最近的研究表明，水母是海洋无脊椎动物和鱼类的重要猎物。哈弗曼斯说："因此，我们想知道康斯峡湾的水母是否也是其他生物的食物，尤其是在极夜的黑暗季节，因为此时其他食物来源有限。"为了回答这个问题，研究小组的一名博士生 Annkathrin Dischereit 分析了各种片脚类动物的胃内容物。在一个月的时间里，他们利用带饵诱捕器和手抄网，定期在极夜采集四种不同片脚类动物（大洋蜚蠊、濑户蜚蠊、小鳞栉水母和沙氏无针乌贼）的样本。AWI 的研究人员利用 DNA 元胞编码来确定小型甲壳类动物的食物谱系。这种尖端方法可以检测胃中的短基因片段，然后与基因参考数据库进行比较，以确定片段所属的猎物物种。夏洛特-哈弗曼斯解释说："我们在片脚类动物的胃中发现了大量水母，从峡湾中最大的水母到微小的水螅。"利用 DNA 代谢编码技术，AWI 团队能够识别水母和其他生物的软体部分并将其分类，即使它们已经几乎被消化。"我们首次证明，片脚类食腐动物以水母的残骸为食。以前只有在实验环境中才能证明这一点"。研究的所有物种都以植物和动物物质为食。除水母外，甲壳类和大型藻类也是一些物种的重要食物成分，而极地鳕鱼等鱼类则是其他物种的重要食物。片脚类动物是以鱼卵、幼虫、腐肉还是鱼类排泄物为食，这一点还有待澄清。此外，水母是冬季的生存食物，还是这些生物一年四季的固定猎物，也有待确定。研究人员一直认为水母的营养价值很低，但这只针对少数几个物种进行过调查。对北极海洋生态系统的新认识这项研究为极夜期间的北极食物网提供了全新的见解，也是水母在这些食物网中发挥作用的第一个自然的、非实验性的证据。夏洛特-哈弗曼斯（Charlotte Havermans）总结道："康斯峡湾冬季繁荣多样的水母群落显然被用作食物来源。到目前为止，我们对水母在这一地区作为猎物的作用一无所知。例如，我们也不知道 Gammaridea 这个物种会以水母为食，在北极不会，在其他地方也不会。"现在的问题是，这是否只适用于食物供应有限的极夜。阿维研究所的 ARJEL 初级研究小组希望继续研究这个问题。因为"水母可能是气候变化的赢家之一，它将在全球变暖期间继续扩散。研究人员还预测，随着气温不断升高，水母在北极地区将变得更加常见。因此，它们在食物网中的作用可能会变得越来越重要。然而，到目前为止，我们对此的了解还很有限，尤其是在极地地区。"通过这项研究，我们揭示了北极食物网中至今不为人知的关键环节。这一点至关重要，因为我们需要了解水母是如何融入食物网并在瞬息万变的北极地区传播的。这也适用于邻近的大陆架海域，因为全球百分之十的渔业活动都在这些海域进行"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

海洋学家借助冰河时期沉积物预测气候未来

海洋学家借助冰河时期沉积物预测气候未来 当冰期过渡到气候变暖时，海洋会通过释放深海中储存的碳来调节大气中的二氧化碳。这项研究表明，从上一个冰期到今天，全球海洋氧气含量与大气二氧化碳之间存在着惊人的相关性随着气候变暖，深海的碳释放量可能会增加。"这项研究揭示了南大洋在控制全球海洋氧气库和碳储存方面的重要作用，"首席研究员、杜兰大学科学与工程学院地球与环境科学助理教授 Yi Wang 说。她专攻海洋生物地球化学和古海洋学。"这将对了解海洋，尤其是南大洋，未来将如何动态地影响大气中的二氧化碳产生影响。"Wang与伍兹霍尔海洋学研究所（Woods Hole Oceanographic Institution）的同事一起进行了这项研究，该研究所是世界领先的致力于海洋研究、探索和教育的独立非营利组织。在2023年加入杜兰大学之前，她曾在该研究所工作。研究小组分析了从阿拉伯海采集的海底沉积物，以重建数千年前全球海洋的平均含氧量。他们精确测量了沉积物中金属铊的同位素，这表明沉积物形成时全球海洋中溶解了多少氧气。Wang说："对冰川-间冰期转换过程中这些金属同位素的研究以前从未有过，这些测量结果让我们基本上能够重现过去。"铊同位素比率显示，与目前较温暖的间冰期相比，上一个冰期全球海洋总体上失去了氧气。他们的研究显示，在北半球突然变暖期间，全球海洋出现了长达千年的脱氧现象，而在从上一个冰期过渡到今天的突然降温期间，海洋获得了更多的氧气。研究人员将观测到的海洋氧气变化归因于南大洋的演变过程。"这项研究首次展示了地球从上一个冰川期过渡到过去一万年气候变暖时期全球海洋含氧量的平均演变情况，"世界卫生组织科学研究所副科学家、该研究的共同作者苏妮-尼尔森（Sune Nielsen）说。"这些新数据确实意义重大，因为它们表明南大洋在调节大气二氧化碳方面发挥着至关重要的作用。鉴于高纬度地区是受人为气候变化影响最严重的地区，这些地区首先对大气中的二氧化碳也产生了巨大影响，这令人不安。" ... PC版： 手机版：

气候变化造成鱼类体重减轻

气候变化造成鱼类体重减轻 日本凤尾鱼、沙丁鱼和鲭鱼是所研究地区的重要鱼类。图片来源：物理学家组织网根据联合国粮农组织的数据，2019年，来自北太平洋西部的鱼类几乎占全球捕获和销售鱼类总数的1/4。研究人员此次调查了该地区13个鱼类物种的17个种群，结果显示，在20世纪80年代和21世纪10年代，该地区许多鱼类的体重有所减轻。团队分析了19782018年间4个鱼类物种的6个种群的长期数据、1995/19972018年间13个鱼类物种的17个鱼类种群中期数据，以及19822014年间的海水温度数据，以了解海洋表面和下层的变化是否对鱼类产生影响。研究团队将前段时期鱼类体重下降归因于日本沙丁鱼数量的增加，因为这导致鱼群内部和物种之间争夺食物的竞争加剧；而在21世纪10年代，尽管日本沙丁鱼和鲭鱼的数量略有增加，但随着海洋温度升高，较大的浮游生物被较小的浮游生物和营养较少的凝胶状物种（如水母）取代，营养供应减少，导致鱼类体重减轻。 ... PC版： 手机版：

新研究揭示北极海冰活动如何影响东亚冬季气温

新研究揭示北极海冰活动如何影响东亚冬季气温 最近的研究强调了北极海冰减少对“北极暖、欧亚冷”气候模式的重大影响，研究表明大气条件会产生不同的影响。未来预测表明，到本世纪中叶，北极冬季冰层形成将会增加，这为持续的气候变化提供了见解。2023 年 3 月 20 日，格陵兰迪斯科湾的海冰。图片来源：Lars Henrik Smedsrud北极海冰一直在迅速减少，过去 40 年来，夏季海冰面积每十年减少约 12.2%。早期研究表明，北极海冰减少在推动“北极暖，欧亚冷”气候模式方面发挥了关键作用。然而，现有观测资料的局限性引发了人们对内部大气变化是否可能掩盖海冰减少的真正影响的质疑。卑尔根大学地球物理研究所高级研究员、《大气科学进展》杂志上发表的研究报告的通讯作者何胜平博士利用大规模实验来解开北极海冰损失和内部大气变化对这种气候模式的影响。该研究与多家国际机构合作，发现海冰减少确实可以引发“北极暖、东亚冷”模式。然而，海冰减少对东亚的降温效应很容易被大气变化所掩盖，导致更显著的冷或暖异常。该团队还研究了未来北极海冰的变化，重点关注新形成的冬季冰层。随着北极变暖，冬季开阔海洋面积的增加使得更多新形成的冰层得以形成。这些新形成的冰层为北极-空气-海洋相互作用和北半球更广泛的大气联系提供了重要信息。他们的发现表明，在各种排放情景下，北极冬季新形成的冰预计会持续增加到本世纪中叶，此后在较为温和的情景下会趋于稳定，但在较高的排放下则会减少。这些新研究不仅量化了北极海冰对冬季气温的直接影响，还揭示了冬季北极新形成的冰的增加趋势。这些发现为“新北极”时代的气候变化提供了重要见解。编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：

研究认为北极可能在不到10年的时间内出现大量“无冰地区”

研究认为北极可能在不到10年的时间内出现大量“无冰地区” 根据科罗拉多大学博尔德分校最近的一项研究，在未来几年内，北极地区可能会出现几乎完全没有海冰的夏日。这项发表在《自然-地球与环境评论》杂志上的研究结果表明，北极地区首个无冰日的出现时间可能会比之前的预测提前 10 多年，之前的预测侧重于该地区何时会出现一个月或更长时间的无冰期。这一趋势在所有未来排放情景下都是一致的。到本世纪中叶，北极地区在海冰覆盖率最低的 9 月份可能会出现整整一个月没有浮冰的情况。到本世纪末，根据未来的排放情况，无冰季节可能每年持续数月。例如，在高排放或"一切照旧"的情况下，地球最北端地区甚至会在冬季的某些月份持续无冰。北极"无冰"的定义对科学家来说，北极无冰并不意味着水中没有冰。相反，研究人员称，当海洋中的冰面积小于 100 万平方公里（38.6 万平方英里）时，北极地区就是无冰地区。这一临界值不到 20 世纪 80 年代该地区季节性最小冰覆盖面积的 20%。近年来，北冰洋 9 月份最小海冰面积约为 330 万平方公里。亚历山德拉-詹恩（Alexandra Jahn）是科罗拉多大学博尔德分校北极和高山研究所的大气与海洋科学副教授和研究员，她着手分析现有的海冰预测文献。她和她的合作者还分析了来自计算气候模型的海冰覆盖数据，以评估北极地区未来每天可能发生的变化。他们发现，海冰覆盖率降到 1 平方公里临界值以下的第一天平均会比月平均值提前 4 年，但最多可能提前 18 年。詹恩说："当涉及到传达科学家们对北极将发生的情况的预期时，重要的是要预测我们何时可能观测到北极首次无冰的情况，这将显示在每日的卫星数据中。"预测无冰条件的重要性研究小组预测，在所有排放情景下，北冰洋可能在 2020 年代至 2030 年代的 8 月底或 9 月初首次结冰。雅恩说，温室气体排放是海冰消失的主要原因。冰雪覆盖面积的减少会增加海洋吸收的阳光热量，加剧冰雪融化和北极变暖。海冰的减少对依赖海冰生存的北极动物（包括海豹和北极熊）产生了重大影响。此外，随着海洋变暖，研究人员担心非本地鱼类可能会进入北冰洋。这些入侵物种对当地生态系统的影响尚不清楚。海冰的消失也给生活在沿海地区附近的社区带来了风险。贾恩说，海冰在缓冲海浪对沿海陆地的影响方面发挥着重要作用。随着海冰的消退，海浪会越来越大，造成海岸侵蚀。虽然北极无冰是不可避免的，但 Jahn 说，未来的排放水平仍将决定这种情况出现的频率。在目前社会所处的中度排放情景下，北极可能只有在夏末秋初的 8 月至 10 月才会出现无冰状态。但在最高排放情景下，到本世纪末，北极可能会有长达九个月的时间不结冰。"这将使北极变成完全不同的环境，从夏季的白色北极变成蓝色北极。因此，即使无冰状态不可避免，我们仍然需要尽可能降低排放量，以避免出现长期无冰状态，"Jahn 说。好消息是北极海冰的恢复能力很强，如果大气层降温，它可以很快恢复。詹恩说："与格陵兰岛花了数千年才形成的冰层不同，即使我们融化了所有的北极海冰，如果我们能在未来想出办法将大气中的二氧化碳排出，扭转气候变暖的趋势，海冰也会在十年内恢复。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

研究发现气候变化对海洋生物的影响远超预期

研究发现气候变化对海洋生物的影响远超预期 红鳍柱颌针鱼（Strongylura notata）"躲藏"在加勒比海库拉索岛附近的海面下。资料来源：Juliette Jacquemont（该研究的共同作者）。领衔作者、荷兰皇家海洋研究所（NIOZ）的卡塔琳娜-阿尔特（Katharina Alter）解释了为什么对已发表的有关气候变化影响的研究结果进行总结和分析至关重要："为了更好地了解气候变化对全球的总体影响，海洋生物学家会计算气候变化对所有鱼类或所有无脊椎动物物种的影响。然而，在不同的单项研究中确定的影响可能会相互抵消：例如，如果蜗牛等无脊椎动物从某种环境变化中获益，而海胆等其他无脊椎动物则从中受损，那么尽管这两种动物群体都受到了影响，但无脊椎动物受到的总体影响却被认定为零"。事实上，由于气候变化，蜗牛吃得更多，而海胆吃得更少。这两种影响都很重要，甚至会产生连带效应：海胆的食物草皮藻会生长得更多，而腹足类的食物海带的生长则会减少。这两种无脊椎动物摄食量的不同导致生态系统从海带为主的生态系统转变为草皮藻为主的生态系统，从而改变了生活在这个生态系统中的所有其他动物的生存环境。"阿尔特博士与来自瓦赫宁根大学以及美国、法国、阿根廷、意大利和智利的其他12个研究机构的同事一起，开发出了新的研究方法，不再将看似矛盾的结果对立起来，而是利用这两种结果来确定气候变化对动物健康的影响。在使用这种方法之前，人们已经知道海洋变暖和海水酸性增强会在三个方面对鱼类和无脊椎动物产生负面影响：它们的生存机会减少，新陈代谢加快，无脊椎动物的骨骼变弱。利用这种新方法，国际海洋研究小组发现，气候变化对鱼类和无脊椎动物的其他重要生物反应产生了负面影响：生理、繁殖、行为和身体发育。阿尔特"因为这可能会导致影响海洋生态系统结构的生态转变，我们的研究结果表明，气候变化的影响可能会比之前想象的更大"。几十年来，空气中二氧化碳含量的增加导致海水温度升高、酸性增强，预计未来这一趋势还将继续。然而，其速度和程度尚不可知。阿尔特和她的同事们计算了三种预计的二氧化碳增加情景的后果，因此也计算了海洋变暖和海洋酸化的后果：极端增加、以目前速度适度增加以及由于可能采取的措施减缓增加。阿尔特介绍说："我们的新方法表明，如果海洋变暖和酸化继续按照目前的轨迹发展，鱼类和无脊椎动物物种中高达100%的生物过程都将受到影响，而之前的研究方法分别只发现了所有过程中约20%和25%的变化。"此外，研究还表明，减缓大气中二氧化碳含量的措施将有助于减少生物过程的变化：在低二氧化碳情况下，无脊椎动物中50%的反应和鱼类中30%的反应将受到影响。阿尔特认为，新方法的最大好处是，人们可以更详细地了解气候变化对物种的影响。"新的计算方法权衡了与当前状态的显著偏差，无论其方向如何是有利还是有害都将其视为海水变暖和酸化的影响。有了我们的新方法，您就可以纳入最广泛的测量反应，并发现传统方法中被掩盖的影响。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：