研究发现沙漠粉尘在海洋浮游植物生长中起着至关重要的作用

研究发现沙漠粉尘在海洋浮游植物生长中起着至关重要的作用在5月5日发表在《科学》杂志上的一项新研究中，来自俄勒冈州立大学、马里兰大学巴尔的摩郡分校和美国国家航空航天局的一个研究小组将卫星观测与一个先进的计算机模型相结合，以了解来自陆地的矿物尘埃如何为海洋中浮游植物的生长提供肥料。浮游植物是微小的、类似植物的生物体，构成了海洋食物网的中心。浮游植物漂浮在海洋表面附近，主要依靠阳光和从深海中涌出的矿物营养物，或通过沿海径流漂浮到海上。但是富含矿物质的沙漠尘埃--由强风携带并沉积在海洋中--对浮游植物的健康和丰度也起着重要作用。根据这项新的研究，沉积在海洋上的尘埃支持了每年全球出口产量的4.5%--这是衡量浮游植物在光合作用中吸收的碳汇入深海的数量。然而，在中纬度和高纬度的一些海洋区域，这一贡献接近20%至40%。浮游植物在地球的气候和碳循环中发挥着巨大作用。像陆地植物一样，它们含有叶绿素，通过光合作用从阳光中获取能量。它们在这个过程中产生氧气并封存大量的二氧化碳，其规模可能与雨林相当。而且，它们处于海洋范围内食物排序的最底层，从微小的浮游生物到鱼到鲸鱼。研究报告的共同作者、马里兰大学巴尔的摩县分校的研究教授洛林-雷默（LorraineRemer）说，尘埃粒子在落入海洋之前可以飞行数千英里，在那里它们滋养了距离尘埃源很远的浮游植物。"她说："我们知道沙漠尘埃的大气运输是使海洋'点击'的部分原因，但我们不知道如何找到它。如何从地球表面以上400英里处追踪海洋生物？这需要追踪叶绿素的绿色足迹。研究作者TobyWestberry和MichaelBehrenfeld--俄勒冈州立大学的遥感海洋学家--分析了美国宇航局Aqua卫星上的中分辨率成像光谱仪（MODIS）从2003年到2016年收集的14年的海洋颜色测量数据。追踪海洋颜色的明显特征，他们不仅能够确定浮游植物繁殖的时间和地点，还能确定它们的健康程度和数量（基于叶绿素的浓度）。这张海洋观测宽视场传感器（SeaWiFS）图像显示了东北太平洋的叶绿素浓度。叶绿素是浮游植物中的主要色素--它使这些微小的海洋植物呈现出绿色，它们用它进行光合作用。通过精确测量海洋反射的光的颜色，SeaWiFS使科学家能够测量浮游植物群的浓度。在这个假色图像中，红色和黄色显示了高浓度，而绿色、浅蓝色和深蓝色显示了逐渐降低的浓度。黑色表示由于海洋上的云层覆盖而没有数据的区域。资料来源：NASASeaWiFS项目，JimGower，不列颠哥伦比亚省西德尼海洋科学研究所，IOSSERIES团队，以及不列颠哥伦比亚省西德尼海洋科学研究所的BillCrawford和FrankWhitney。为了确定浮游植物是否对沙漠尘埃有反应，该小组将他们的海洋颜色发现与美国宇航局戈达德地球观测系统（GEOS）模型在同一时期的尘埃沉积事件的输出进行了比较。这些事件的强度从强大的撒哈拉沙尘暴到美国西海岸的相对低调的羽流。他们发现，即使是适量的沙漠尘埃也增加了浮游植物的数量，并改善了浮游植物的健康状况。以前的研究集中在大型的局部事件上--火山爆发、野火、极端的沙尘暴--这些事件向空气中喷出大量的有机和矿物颗粒。在其他研究中，研究人员有意通过在海水中"播种"铁来刺激浮游植物的生长，铁是海洋中一种关键但往往有限的营养物质。"我们观察到浮游植物的反应并不仅仅发生在海洋中的铁贫乏地区，"共同作者、美国宇航局戈达德太空飞行中心的科学家HongbinYu说。"这些反应在世界各地都有发生。添加一点营养物质，你就会在水中发生一些事情。"科学家们说，沙漠尘埃的营养益处并不限于铁。灰尘颗粒含有植物需要的其他营养物质，特别是磷和氮。随着气候变化对大气模式、土壤湿度和其他影响灰尘如何进入海洋的因素的影响，需要进行更多的研究。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1359449.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1359449.htm

研究发现大气层中的灰尘暂时减缓了温室气体的影响

研究发现大气层中的灰尘暂时减缓了温室气体的影响每年，数百万吨的灰尘被我们的大气层从世界各地的沙漠中吸收。这些尘埃中约有50%来自撒哈拉和萨赫勒沙漠，约40%来自亚洲沙漠，其余来自散布在北美洲和南半球的沙漠。当尘埃在大气层河流中旅行并最终回落到地面时，它对行星温度有不同的影响。例如，在大气中，尘埃可以反射光线，帮助保持地球的温度。全球尘埃循环还通过将磷和铁等营养物质带到海洋，为浮游植物的生长提供动力，而浮游植物则是二氧化碳的汇。但在地面上，灰尘会落在雪和冰上，使其变暗，并使其升温更快，这是导致地球变暖的一个因素。根据加州大学洛杉矶分校（UCLA）的研究人员的说法，直到现在，灰尘的平衡表仍未确定；它对全球温度是有净冷却还是加热的影响，一直都不清楚。为了尝试理清其真正的气候影响，研究人员使用来自卫星和地面样本的数据测量了在地球上循环的灰尘数量。他们还从冰原、泥炭沼泽和海洋沉积物中提取了核心样本作为历史对比点。他们发现，随着时间的推移，我们大气中的灰尘量一直在稳步增加。事实上，研究小组进行的研究表明，在空气中循环的沙漠尘埃量相当于2600万吨，比18世纪中期增加了55%。研究人员说，空气中尘埃粒子的这种增加对全球气温产生了净冷却效应，掩盖了高达8%的由温室气体引起的变暖。这意味着，如果大气中的尘埃量下降--这一事件在历史上一再发生--气温可能会攀升约0.1华氏度。这可能看起来不是一个大数字，但是，研究人员说，人类活动已经使地球变暖了2.2华氏度，所以即使是十分之一度，也会使我们更接近2.7度的危险增长。根据研究的主要作者，加州大学洛杉矶分校大气物理学家JasperKok，最终确定大气尘埃对行星温度的影响的真正价值在于将其--以及其潜在的损失--纳入现有的气候模型。他说："尘埃的增加并没有造成大范围的冷却--气候模型仍然很接近--但是我们的发现意味着，单单温室气体就可能造成比模型目前预测的更多的气候变暖。通过加入占大气层颗粒物质量一半以上的沙漠灰尘的增加，我们可以提高气候模型预测的准确性。这具有巨大的重要性，因为更好的预测可以为如何缓解或适应气候变化提供更好的决策。"这项研究已经发表在《自然评论-地球与环境》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1339847.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1339847.htm

从浮游植物到气候变化：锌在全球动态中的关键作用

从浮游植物到气候变化：锌在全球动态中的关键作用本周发表在《科学》杂志上的一项新研究再次证实了南大洋在全球生物过程和碳循环中的重要作用。它首次根据实地证据揭示了无机锌颗粒在这些循环中被低估的作用。南大洋在全球浮游植物生产力中发挥着最大的作用，而浮游植物生产力则负责吸收大气中的二氧化碳。在这些过程中，存在于海水中的微量元素锌是一种重要的微量营养元素，对海洋生物的许多生化过程，尤其是极地浮游植物的繁殖至关重要。南非队准备登上南非的极地科考船SAAgulhasII号，参加2019年的南极考察。图片来源：WiidaFourie-Basson当浮游植物大量死亡时，锌就会被释放出来。但迄今为止，科学家们仍感到困惑的是，尽管锌和磷--另一种海洋生命所必需的营养物质--在浮游植物中位于相似的区域，但却观察到两者之间存在脱节。相反，锌和溶解的二氧化硅之间经常出现强烈的（但无法解释的）耦合。斯泰伦博斯大学（SU）环境和海洋生物地球化学专家、该文章的共同作者AlakendraRoychoudhury教授说，他们现在第一次能够有把握地解释驱动海洋锌循环的生物地球化学过程。在2019年南极洲SAAgulhasII号考察中，一个装有24个GO-FLO瓶子的电导率-温度-深度（CTD）罗盘即将下放到地表以下4500米深处。资料来源：斯泰伦博斯大学自2013年以来，Roychoudhury所在的苏大地球科学系研究小组参加了南非极地科考船"SAAgulhasII"号的三次考察。在夏季和冬季前往南极洲的途中，研究小组穿越浩瀚的南大洋，采集了表层和深层海洋的海水样本以及沉积物。该论文的共同第一作者RyanCloete博士目前是法国环境海洋科学实验室（LEMAR）的博士后研究员，他参加了其中两次考察："研究南大洋非常重要，因为它是全球海洋环流的中心枢纽。研究南大洋非常重要，因为南大洋是全球海洋环流的中心枢纽，南大洋的变化过程会影响水团，然后将水团输送到大西洋、印度洋和太平洋。"他们与来自普林斯顿大学、芝加哥大学、加州圣克鲁兹大学以及马克斯-普朗克化学研究所的研究人员合作，在同步加速器设备上利用X射线光谱技术对样品进行了详细的逐粒分析，从而对样品进行了原子和分子水平的研究。RyanCloete博士在2019年横跨南大洋前往南极考察期间登上SAAgulhasII号极地科考船，沿途对痕量金属进行采样。图片来源：斯泰伦博斯大学在夏季，较高的生产能力似乎会导致表层海洋有机物中的锌含量增加，从而容易被浮游植物吸收。但是，研究人员也发现，在这些样本中，与岩石和泥土碎片以及大气尘埃有关的锌含量也很高。在开阔的海洋中，锌与颗粒的结合或解离之间的相互作用对于补充溶解锌以支持海洋生物至关重要。Cloete解释了他们的发现："由于冬季的生长条件较差，锌微粒会被硅藻等无机固体'清除'，硅藻以及铁和铝的氧化物形式的锌微粒非常丰富。硅藻是一种单细胞生物，其骨骼由二氧化硅构成，是一种微型藻类。"换句话说，当锌与有机配体结合时，海洋生物（如浮游植物）很容易吸收。然而，矿物相中的锌不易溶解，因此不易被吸收。在这种形态下，微粒锌会形成大的聚集体，沉入深海，无法被浮游植物吸收。对全球锌循环的这一认识对海洋变暖具有重要意义，气候变暖会加剧侵蚀，导致大气中的尘埃增多，从而有更多的尘埃沉积到海洋中。更多的尘埃意味着更多的锌颗粒被清除，导致可用于维持浮游植物和其他海洋生物的锌减少。他们研究海洋锌循环的新方法为研究其他重要微量营养元素打开了大门："与锌一样，铜、镉和钴的分布在未来也可能经历由气候引起的变化"。这些发现再次证实了南大洋在调节气候和海洋食物网方面的全球影响力："地球系统通过物理、化学和生物过程错综复杂地耦合在一起，并通过自我校正反馈回路来调节变异性和抵消气候变化。我们的发现就是这种耦合的最好例证，在分子水平上发生的生化过程可以影响全球过程，如地球变暖。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1434679.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1434679.htm

即使在卫星时代 19世纪的"餐盘"在海洋科学中仍然有用

即使在卫星时代19世纪的"餐盘"在海洋科学中仍然有用在新的研究中，包括埃克塞特大学、普利茅斯海洋实验室、Vrije大学（荷兰）和意大利海洋科学研究所（ISMAR）的一个研究小组比较了塞奇盘与卫星和高性能色谱法的性能。塞奇盘在监测浮游植物丰度方面的表现几乎与现代方法一样好--这意味着可以追溯到一个多世纪前的塞奇测量可以帮助科学家了解海洋的长期变化。"浮游植物产生了世界上一半的氧气，并形成了海洋食物网的基础，因此监测它们有助于我们跟踪从气候变化到生态系统健康的一切，"来自康沃尔郡埃克塞特彭林校区的地理和环境科学中心的鲍勃-布鲁温博士说。"新技术无疑给我们带来了新的机会，但我们的研究表明，塞奇盘在估计叶绿素（一种测量浮游植物丰度的方法）方面做得很好--这意味着我们应该能够将过去的数据与现代测量结合起来。"这给我们提供了一个关于我们的海洋如何变化的长期数据的无价之宝。"塞奇盘仍然在世界各地被用来监测海洋生物量和水质，共同作者、来自ISMAR的JaimePitarch博士说，这些发现支持继续使用它们。他说："这是一个简单、便宜的工具，但我们的研究表明它也是非常有效的，"。事实上，包括埃克塞特的Brewin博士在内的研究人员正在进行一个项目，该项目将使用3D打印的塞奇盘来监测印度和非洲的湖泊以及美国沿海地区的水质。在19世纪50年代之前，海员们使用各种物体（与塞奇盘的方式相同）来帮助导航，包括布、平底锅和盘。正是梵蒂冈的天文学家安吉洛-塞奇，在1865年受教皇海军司令亚历山德罗-西亚尔迪的邀请，参加了一次科学巡航，研究海洋的阴暗程度，他将这种方法标准化。这篇发表在《海洋科学前沿》杂志上的论文题为："评估用于监测大西洋浮游植物生物量的历史和现代光学技术"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1349909.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1349909.htm

气候变化使我们的海洋从蓝色变为绿色

气候变化使我们的海洋从蓝色变为绿色英国国家海洋学中心首席科学家B.B.Cael领导的研究人员发现，在过去20年中，全球56%的海面颜色发生了显著变化。在分析了美国宇航局Aqua卫星上的MODIS（中分辨率成像分光仪）仪器提供的海洋颜色数据后，他们发现，大部分变化都源于海洋变绿了。上图突出显示了2002年至2022年期间海洋表面颜色发生变化的区域，深绿色代表更显著的差异（信噪比更高）。Cael说："推而广之，这些地方我们可以检测到过去20年中海洋生态系统的变化。这项研究的重点是热带和亚热带地区，但不包括高纬度地区和沿海水域，因为高纬度地区一年中的部分时间是黑暗的，而沿海水域的数据自然非常嘈杂。"叶绿素变化的意义地图上的黑点表示在研究期间叶绿素水平也发生变化的区域，占海洋表面的12%。叶绿素一直是遥感科学家测量浮游植物丰度和生产力的常用指标。不过，这些估计值只使用了可见光光谱中的几种颜色。绿色显示的数值基于整个色域，因此能捕捉到更多关于整个生态系统的信息。在遥感领域，来自单个传感器的长时间序列比较罕见。Aqua卫星将于2022年迎来其在轨运行的第20个年头，远远超过了其6年的设计寿命。特别是，他很好奇卫星收集到的所有海洋颜色信息中有哪些可能被遗漏了。Cael说："数据中的编码比我们实际利用的要多得多。"通过对数据的深入研究，研究小组发现了气候建模所预测的海洋颜色趋势[3]，但使用基于卫星的叶绿素估算，预计需要30-40年的数据才能发现这一趋势。这是因为与气候变化趋势相比，叶绿素的自然变异性很高。新方法结合了所有可见光，足以在20年内确认这一趋势。NASA的PACE（浮游生物、气溶胶、云层、海洋生态系统）航天器在地球上空运行。资料来源：NASAGSFC可能的解释和未来预测在现阶段，很难说新色调究竟是生态变化造成的。不过，作者认为，它们可能是浮游生物的不同组合、更多的碎屑颗粒或浮游动物等其他生物造成的。凯尔说，颜色变化不太可能来自塑料或其他污染物等物质，因为它们并不普遍，不足以在大尺度上记录下来。"我们所知道的是，在过去20年里，海洋变得更加分层。表层海水[4]吸收了气候变暖所产生的过多热量，因此不易与营养更丰富的深层海水混合。这种情况将有利于适应贫营养环境的浮游生物。"凯尔说，海洋颜色变化的区域与海洋变得更加分层的区域非常吻合，但与海面温度变化没有重叠。对地球水生生态系统的更多了解可能很快就会到来。NASA的PACE（浮游生物、气溶胶、云层、海洋生态系统）卫星将于2024年发射，届时将传回色彩分辨率更高的观测数据。新数据将使研究人员能够推断出更多有关海洋生态的信息，如浮游植物物种的多样性和浮游植物的生长速度。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1387869.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1387869.htm

海洋生物学家在海底热液喷口与锰结核区发现意想不到的生物多样性

海洋生物学家在海底热液喷口与锰结核区发现意想不到的生物多样性科学家们通过对海洋物种的详细收集和DNA分析，发现了深海环境，特别是热液喷口和锰结核周围意想不到的生物多样性。这些发现表明，结核内存在孤立和独特的物种以及潜在的生殖栖息地，凸显了这些区域的生态重要性。海洋生态学家萨宾-戈尔纳（SabineGollner）强调，鉴于这些独特物种面临灭绝的高风险，在考虑深海采矿时必须谨慎。图为海底锰结核区。资料来源：ROVKIEL6000GEOMARNIOZ的海洋生态学家萨宾-高尔纳（SabineGollner）说："这项研究再次表明，在允许对这些栖息地中的矿物进行商业性深海开采之前，我们应该非常谨慎。"隔离动物在她的博士研究中，迪亚兹-雷西奥-洛伦佐研究了她在汤加岛附近澳大利亚和太平洋板块交界处的劳盆地热液喷口收集到的桡足类。她利用大型水下机器人，采集了大量这种在这些栖息地中占主导地位的虾类小动物。这些样本是从一个盆地内的不同地点采集的。通过DNA分析，她发现不同的种群生活在彼此隔离的环境中，种群之间几乎没有互动。在更远的盆地，她采集到了看起来相同的标本，但根据其DNA的组成，它们甚至应该被视为不同的物种。CoralDiaz-RecioLorenzo（中）与法国潜水器Nautile一起潜水，从热液喷口采集样本。船只：PorquoisPas?图片来源：ChristopheBrandily在结核上生活她研究的第二部分涉及从克拉里昂-克利珀顿区采集的锰结核样本，这是太平洋四五千米深处的一个大区域。她发现，在这些结核中，通常可以发现10到15个线虫、桡足类动物和其他动物个体，有时甚至超过200个。其中许多动物似乎是结核特有的，因为在这些结核周围采集的沉积物样本中没有发现它们。一些动物甚至可能将结核作为繁殖的栖息地，因为Diaz-RecioLorenzo在结核内发现了虫卵。NIOZ海洋生态学家萨宾-高尔纳（SabineGollner）是迪亚兹-雷西奥-洛伦佐博士研究的共同发起人，她对热液喷口周围和锰结核中发现的生命的独特性和多样性感到非常惊讶。"所研究的地点都是目前正在勘探矿物的区域。但这项研究表明，对于未来可能进行的深海采矿，我们应该格外小心，因为这些独特的物种有很高的灭绝风险"。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1418947.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1418947.htm