2021年的第一個(gè)工作日，讓我們一起來看一看全球海洋界的前沿發(fā)現(xiàn)吧。

1.科學(xué)家發(fā)現(xiàn)有記錄以來最“長壽”的熱帶珊瑚魚

科學(xué)家們在西澳大利亞海岸發(fā)現(xiàn)的一條81歲的子夜笛鯛改寫了有記錄以來最“長壽”的熱帶珊瑚魚記錄?？茖W(xué)家們一直在試圖了解熱帶珊瑚礁魚類“長壽”的秘密，澳大利亞海洋學(xué)研究所的研究人員在西澳大利亞州海岸附近4個(gè)地點(diǎn)和印度洋中部的查戈斯群島附近抽樣調(diào)查了熱帶魚的生長情況，共發(fā)現(xiàn)11條年齡超過60歲的魚。

在西澳大利亞州西北部一處名為羅利沙洲的珊瑚礁海域，研究人員發(fā)現(xiàn)了這條年齡高達(dá)81歲的子夜笛鯛和一條79歲的紅鱸魚。確定一條魚的年齡就像計(jì)算一棵樹的年齡。魚的耳骨（耳石）有生長帶，科學(xué)家可以通過魚類的耳骨鑒定其準(zhǔn)確的年齡。

一條魚能在珊瑚礁上生活80年，實(shí)在是一件不可思議的事情。領(lǐng)銜這項(xiàng)研究的Taylor表示，當(dāng)?shù)貙Ｑ筚Y源的保護(hù)和限制捕撈是這些魚能夠長壽的原因之一。希望這項(xiàng)研究可以有助于氣候變化下的魚類管理決策。

2.地球最初的生命如何應(yīng)對最大的威脅——水

全球變暖途徑日益清晰

圖/Science科學(xué)

生命依賴于水，但水也能分解DNA和其他關(guān)鍵分子。那么，最早的細(xì)胞如何解決這一悖論？2021年2月18日，美國國家航空航天局（NASA）將有一艘飛船進(jìn)入火星的大氣層，它將啟動著陸系統(tǒng)和空中吊裝機(jī)動結(jié)構(gòu)，將名為“毅力號”的六輪漫游車降落到火星表面。如果一切順利，這臺火星車將著陸在耶澤羅撞擊坑，這是一個(gè)靠近火星赤道、寬45千米的隕石坑，可能曾經(jīng)是一個(gè)液態(tài)水湖泊。

英國劍橋大學(xué)的研究者約翰·薩瑟蘭特別關(guān)注毅力號的進(jìn)展。他之所以對這個(gè)隕石坑感興趣，是因?yàn)樗芷鹾纤P(guān)于火星和地球上生命起源的觀點(diǎn)。盡管長期以來，許多科學(xué)家都推測最早的生物細(xì)胞來自海洋，但最近的研究表明，生命的關(guān)鍵分子及其核心轉(zhuǎn)變過程，只能發(fā)生在像耶澤羅撞擊坑這樣的地方，即一個(gè)由溪流構(gòu)成的相對較淺的水體。

若干研究表明，生命的基礎(chǔ)化學(xué)物質(zhì)需要太陽光的紫外線輻射才能形成，其所處的水環(huán)境有時(shí)必須高度濃縮，甚至完全干燥。在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，薩瑟蘭和其他科學(xué)家通過溫和加熱簡單的碳基化學(xué)物質(zhì)，使它們經(jīng)受紫外線輻射并時(shí)不時(shí)加以干燥，制造出了DNA、蛋白質(zhì)和細(xì)胞的其他關(guān)鍵成分?；瘜W(xué)家還從未在模擬海水的條件下合成如此多樣的生物分子。

新出現(xiàn)的證據(jù)使許多研究人員放棄了生命出現(xiàn)于海洋的觀點(diǎn)，轉(zhuǎn)而關(guān)注陸地環(huán)境，主要是那些干濕交替的地方。當(dāng)然，并不是所有科學(xué)家都改變了看法，但是支持陸地起源觀點(diǎn)的科學(xué)家表示，該觀點(diǎn)為一個(gè)長期以來的悖論——盡管水是生命的必要條件，但它也會破壞生命的核心組成部分提供了解決方案。

3.《Nature》公布2020年十大科學(xué)發(fā)現(xiàn)之南極上空臭氧層的修復(fù)使高速氣流停止漂移

圖/Science科學(xué)

20世紀(jì)80年代中期，科學(xué)家在南極上空發(fā)現(xiàn)了春季大氣臭氧層空洞，這揭示了人類制造的臭氧消耗物質(zhì)對大氣層的威脅。位于海拔10到20千米處的南極臭氧層空洞也影響了南半球大氣環(huán)流，進(jìn)而影響地表的氣候。最明顯的一個(gè)趨勢是，夏季的高速氣流開始向極地移動。高速氣流是行星尺度的大氣環(huán)流現(xiàn)象，地球上有數(shù)條環(huán)繞的高速氣流帶。

1987年的《蒙特利爾議定書》及其隨后的修正案禁止了臭氧消耗物質(zhì)的生產(chǎn)和使用。因此，大氣中臭氧消耗物質(zhì)濃度正在下降，臭氧層已經(jīng)出現(xiàn)初步的恢復(fù)跡象。Banerjee等人的研究指出，自臭氧層開始恢復(fù)以來，空洞相關(guān)的環(huán)流效應(yīng)已經(jīng)停止。以前曾有人注意到這種環(huán)流效應(yīng)停止的趨勢，但Banerjee等人首次正式將其歸因于《蒙特利爾議定書》的影響。

4.深海冷泉有機(jī)碳來源的新機(jī)制

冷泉通常指富含甲烷等碳?xì)浠衔锏牧黧w從海底沉積物界面下滲漏或噴涌的區(qū)域，被譽(yù)為深海生命的綠洲，微生物、貽貝等生物以冷泉噴發(fā)物作為能量來源大量繁殖。由甲烷厭氧氧化古菌（ANME）和硫酸鹽還原細(xì)菌（SRB）介導(dǎo)的甲烷厭氧氧化過程（AOM）是支撐整個(gè)冷泉生態(tài)系統(tǒng)的主要能量來源，也是目前已知能夠維持生命的低能量極限反應(yīng)過程之一。

甲烷厭氧氧化過程每年消耗約4億噸甲烷，屏蔽了海底約90%的甲烷釋放，深刻影響了深海碳循環(huán)和全球氣候變化。在傳統(tǒng)的認(rèn)知中，甲烷厭氧氧化過程將甲烷轉(zhuǎn)化為無機(jī)碳，以此作為深海冷泉生態(tài)系統(tǒng)的主要能量來源。然而，冷泉生態(tài)系統(tǒng)存在大量的異養(yǎng)微生物，其生長所需要的有機(jī)碳來源一直是未解之謎。

針對這一科學(xué)難題，上海交通大學(xué)張宇團(tuán)隊(duì)在《Nature Communications》發(fā)表文章，提出了冷泉碳循環(huán)的新模型：ANME古菌將甲烷厭氧氧化為無機(jī)碳的同時(shí)產(chǎn)生有機(jī)碳，為生態(tài)系統(tǒng)中的異養(yǎng)微生物提供碳源。ANME古菌消耗的甲烷中有3~25%沒有被完全氧化成二氧化碳，而是轉(zhuǎn)化為乙酸或者其他的有機(jī)物。在深海冷泉環(huán)境中，由于高的甲烷分壓，甲烷轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳不再是一個(gè)耗能反應(yīng)，使得這一生物過程可持續(xù)。這一新發(fā)現(xiàn)的有機(jī)碳的產(chǎn)生過程對準(zhǔn)確評估深海的碳儲庫、解析冷泉生態(tài)系統(tǒng)的形成機(jī)制，都具有重要意義。

5.珊瑚與共生藻類的關(guān)系變化幫助白化珊瑚恢復(fù)

2015-2016年厄爾尼諾現(xiàn)象期間珊瑚群落的變化（健康-白化-恢復(fù)）

圖/Nature自然科研

氣候變化造成的海洋熱浪越來越頻繁，對世界上的珊瑚礁構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。氣候變暖導(dǎo)致珊瑚將生活在其組織內(nèi)提供營養(yǎng)的共生藻類排出，這將導(dǎo)致珊瑚白化，使珊瑚更容易受到饑餓、疾病和死亡的影響。雖然有些藻類跟共生藻類相比能讓珊瑚更耐高溫，但以前的研究表明，白化珊瑚需要水溫恢復(fù)正常，才能重新獲得藻類并恢復(fù)。

加拿大維多利亞大學(xué)的Julia Baum及其同事在2015年至2016年熱帶海洋熱浪期間研究了太平洋基里蒂馬蒂環(huán)礁的珊瑚。該環(huán)礁一端是村莊和基礎(chǔ)設(shè)施，另一端則幾乎沒有人類干擾。

熱浪來臨前，環(huán)礁“受干擾”一端的珊瑚寄居著耐高溫的藻類，而受干擾較少地區(qū)的珊瑚則含有對熱敏感的共生體。熱浪持續(xù)兩個(gè)月后，以耐熱藻類為主的珊瑚，如預(yù)期的那樣，白化的可能性較小。一些包含對熱敏感藻類的珊瑚雖然白化，但在海水溫暖的時(shí)候又意外地恢復(fù)了。

這種效果以前從未有過記錄，而且只在沒有強(qiáng)烈本地干擾的地區(qū)觀察到，這似乎是因?yàn)樯汉鲗崦粼孱惻懦?，以更耐高溫的物種取而代之。該研究表明，珊瑚可能有多種途徑在長期熱浪中生存下來，它們有可能能夠抵御白化或從白化中恢復(fù)過來，而這些途徑受其共生關(guān)系的影響。這有助于我們在未來的長期熱浪中更好地管理珊瑚礁。

6.科學(xué)家在海洋環(huán)境中發(fā)現(xiàn)首個(gè)馴化另一種動物的動物

人們認(rèn)為，大約在15000年前，人類首先馴化了狼以此來幫助捕獵。而在接下來的幾千年里，人類又增加了山羊、豬、綿羊和牛作為食物和材料。而人類所吃的幾乎每一種植物都跟它們原來的野生同類完全不同，植物在人類手中經(jīng)過數(shù)千年的磨練變得更大、更耐寒、更美味、更有營養(yǎng)或更容易種植、收獲和食用。

截止目前，已知的唯一一種能馴化其他物種的生物是昆蟲，例如螞蟻飼養(yǎng)蚜蟲以保護(hù)它們免受捕食者的傷害，但這種行為從未在其他脊椎動物中被看到過。然而，在伯利茲的珊瑚礁考察中，由格里菲斯大學(xué)和迪肯大學(xué)的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)小組發(fā)現(xiàn)，長鰭雀鯛似乎已經(jīng)馴化了糠蝦。

眾所周知，雀鯛會養(yǎng)殖藻類作為食物?，F(xiàn)在看起來它們似乎還會利用糠蝦的糞便作為肥料來幫助這些植物的生長。作為回報(bào)，這些蝦也會得到一個(gè)安全的生存場所，雀鯛會趕走任何游得太近的糠蝦捕食者。

科學(xué)家們通過一系列實(shí)地測試和實(shí)驗(yàn)室測試證實(shí)了這一想法。他們發(fā)現(xiàn)，事實(shí)上，這些蝦是被雀鯛的氣味吸引而來，同時(shí)，這也在幫助它們積極地避開捕食者的氣味。

為了測試這些魚是否起到了保護(hù)小蝦的積極作用，研究人員把這些蝦放在一個(gè)透明的袋子里，然后把袋子放在養(yǎng)殖場內(nèi)部或外部。不出所料，養(yǎng)殖場外面的其他魚都想吃掉這些小蝦，但養(yǎng)殖場內(nèi)部任何靠近的捕食者都被“養(yǎng)殖魚”給趕走了。這一實(shí)驗(yàn)不僅證實(shí)了科學(xué)家的想法，同時(shí)他們還發(fā)現(xiàn)，跟沒有蝦的養(yǎng)殖場相比，有蝦的養(yǎng)殖場，無論是藻類質(zhì)量還是魚的健康狀況都有所改善。

來源：海洋世界傳播（《海洋世界》整理）



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