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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（LTO）/全球海洋和氣候研究中心(GOCRC)王春在團(tuán)隊(duì)與張磊團(tuán)隊(duì)在大西洋尼諾及其對(duì)ENSO影響研究方面取得新進(jìn)展。該工作發(fā)現(xiàn)了中部型與東部型兩類大西洋尼諾，并揭示了兩類大西洋尼諾對(duì)ENSO影響的顯著區(qū)別。相關(guān)研究成果發(fā)表在《Science Advances》，研究員張磊為第一作者，研究員王春在與研究員張磊為共同通訊作者。大西洋尼諾是熱帶大西洋氣候系統(tǒng)年際變化的主要模態(tài)，其能夠顯著影響周邊區(qū)域天氣與氣候狀況，如造成巴西等地降水增多，非洲北部薩赫勒區(qū)域異常干旱，增強(qiáng)北大西洋颶風(fēng)活動(dòng)、以及減弱印度夏季風(fēng)等。此外，大西洋尼諾還可以通過大氣遙相關(guān)過程對(duì)全球其他區(qū)域氣候條件產(chǎn)生重要影響。例如，大西洋尼諾能夠增強(qiáng)太平洋沃克環(huán)流，從而導(dǎo)致ENSO冷位相（拉尼娜事件）的發(fā)展。因此，大西洋尼諾是全球氣候系統(tǒng)的重要組成部分，是短期氣候預(yù)測(cè)、尤其是ENSO預(yù)測(cè)的重要可預(yù)報(bào)源。觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示大西洋尼諾強(qiáng)度自1970年代至今減弱了約30%，但其對(duì)ENSO的影響卻沒有顯著變化，仍然維持較強(qiáng)。研究團(tuán)隊(duì)通過分析觀測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)這種顯著差異是由于大西洋尼諾存在兩種型態(tài)，即中部型與東部型大西洋尼諾，分別對(duì)應(yīng)熱帶大西洋中部與東部海盆的年際尺度異常增暖事件（圖1A, B）。此發(fā)現(xiàn)解決了科學(xué)界的一個(gè)困惑。由于中部型大西洋尼諾靠近大西洋“暖池”，而東部型事件主要發(fā)生在“冷舌區(qū)”，中部型事件發(fā)生時(shí)對(duì)降水、風(fēng)場(chǎng)等影響更加顯著。因此，相較于東部型事件，中部型大西洋尼諾能夠激發(fā)更強(qiáng)的大氣遙相關(guān)過程，從而對(duì)ENSO造成更顯著的影響（圖2）。同時(shí)，東部型大西洋尼諾自1970年代至今減弱了約50%，而中部型事件的強(qiáng)度保持相對(duì)穩(wěn)定。這種變化使得中部型大西洋尼諾得以在2000年后開始顯現(xiàn)，并主導(dǎo)了大西洋尼諾對(duì)ENSO的影響。該研究揭示了大西洋尼諾的不同類型以及它們對(duì)ENSO影響的顯著區(qū)別。由于中部型與東部型大西洋尼諾的分布型態(tài)以及位置存在明顯差異，它們二者的氣候效應(yīng)很可能有顯著不同。這些研究結(jié)果為我們理解洋際相互作用過程以及提升短期氣候預(yù)測(cè)能力提供了重要的理論依據(jù)。該研究由國家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、中國科學(xué)院南海海洋所自主項(xiàng)目等共同資助。相關(guān)論文信息：Zhang, L.*, Wang, C.*, Han, W., McPhaden, M. J., Hu, A., & Xing, W. (2023). Emergence of the Central Atlantic Ni？o. Science Advances, 9 (43), eadi5507. DOI: 10.1126/sciadv.adi5507文章鏈接：https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.adi5507圖1中部型與東部型大西洋尼諾。A 東部型大西洋尼諾與B中部型大西洋尼諾事件對(duì)應(yīng)的海表面溫度異常（填色）。等值線為北半球夏季海表面溫度氣候態(tài)分布。圖2兩類大西洋尼諾對(duì)ENSO的不同影響。（A）東部型與（B）中部型大西洋尼諾對(duì)北半球夏季熱帶太平洋–大西洋海表面溫度（填色）與風(fēng)場(chǎng)（矢量）變化的影響。
10月8日至23日，在國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃喀斯特生態(tài)服務(wù)提升項(xiàng)目、中國科學(xué)院國際伙伴計(jì)劃-全球共性挑戰(zhàn)專項(xiàng)“融合高分辨率遙感與深度學(xué)習(xí)的森林碳匯精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)”及中國科學(xué)院青年交叉團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目等支持下，中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所環(huán)江喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)研究站組織開展第二次中丹（丹麥）喀斯特生態(tài)聯(lián)合科學(xué)考察，本次野外考察聚焦喀斯特區(qū)生態(tài)恢復(fù)持續(xù)性與森林碳匯精準(zhǔn)計(jì)量，丹麥哥本哈根大學(xué)地理系Martin Brandt副教授及其7名團(tuán)隊(duì)成員、中國科學(xué)院成都山地所、桂林理工大學(xué)相關(guān)科研人員等27人參加考察。 10月8日至23日，在國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃喀斯特生態(tài)服務(wù)提升項(xiàng)目、中國科學(xué)院國際伙伴計(jì)劃-全球共性挑戰(zhàn)專項(xiàng)“融合高分辨率遙感與深度學(xué)習(xí)的森林碳匯精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)”及中國科學(xué)院青年交叉團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目等支持下，中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所環(huán)江喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)研究站組織開展第二次中丹（丹麥）喀斯特生態(tài)聯(lián)合科學(xué)考察，本次野外考察聚焦喀斯特區(qū)生態(tài)恢復(fù)持續(xù)性與森林碳匯精準(zhǔn)計(jì)量，丹麥哥本哈根大學(xué)地理系Martin Brandt副教授及其7名團(tuán)隊(duì)成員、中國科學(xué)院成都山地所、桂林理工大學(xué)相關(guān)科研人員等27人參加考察?！ 鴥?nèi)外專家一行考察了貴州中南部、廣西西北部、云南東部等地區(qū)的典型喀斯特地貌分布區(qū)，實(shí)地調(diào)研了喀斯特地區(qū)喀斯特峰叢洼地區(qū)、喀斯特高原區(qū)、喀斯特?cái)嘞菖璧氐壬鷳B(tài)修復(fù)現(xiàn)狀和植被生長(zhǎng)狀況，了解了喀斯特特殊地質(zhì)背景對(duì)森林恢復(fù)生長(zhǎng)的制約影響。重點(diǎn)考察了廣西環(huán)江和貴州普定兩個(gè)喀斯特生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測(cè)研究站長(zhǎng)期固定監(jiān)測(cè)樣地、中亞熱帶喀斯特常綠、落葉闊葉混交林、喀斯特地區(qū)典型人工林（桉樹、馬尾松、云南松等）種植、采伐與撫育管理措施、喀斯特高原湖泊與濕地自然保護(hù)區(qū)，并開展了喀斯特典型森林群落結(jié)構(gòu)參數(shù)及冠幅實(shí)地測(cè)量，對(duì)比了西南滇桂黔三省不同喀斯特區(qū)域的巖性、地貌和植被特點(diǎn)和不同恢復(fù)措施下的森林恢復(fù)情況。通過野外考察，考察成員深入了解了不同區(qū)域典型喀斯特地貌發(fā)育與景觀特征、自然恢復(fù)與造林條件下喀斯特植被景觀復(fù)雜類型與分布特征及巖性-地貌-土壤-植被-氣候耦合關(guān)系。專家組對(duì)大規(guī)模人工造林與自然封育下全球植被覆蓋“變綠”熱點(diǎn)區(qū)之一的中國南方喀斯特地區(qū)的生態(tài)保護(hù)與修復(fù)成效給與了充分肯定，并對(duì)喀斯特山區(qū)森林碳匯的精準(zhǔn)計(jì)量提出了指導(dǎo)性建議。 考察期間，在環(huán)江站召開了主題為Human Disturbances and Forest Carbon Sequestration的研討會(huì)，岳躍民研究員做了Vegetation Dynamics and Human Disturbances in South China Karst的研究報(bào)告，介紹了環(huán)江站長(zhǎng)期定位觀測(cè)研究體系、喀斯特地質(zhì)背景制約、區(qū)域生態(tài)建設(shè)成效、生態(tài)恢復(fù)的人為驅(qū)動(dòng)機(jī)制、歷史時(shí)期人類擾動(dòng)重建等研究進(jìn)展，并提出了喀斯特區(qū)域生態(tài)恢復(fù)持續(xù)性與森林碳匯精準(zhǔn)計(jì)量亟需解決的關(guān)鍵問題；Martin Brandt做了Large Scale Individual Tree Mapping的研究報(bào)告，介紹了其團(tuán)隊(duì)開展的國家及全球尺度單木識(shí)別及碳匯效應(yīng)量化的主要進(jìn)展，其團(tuán)隊(duì)成員也對(duì)各自研究工作進(jìn)行了匯報(bào)。國外專家對(duì)喀斯特地區(qū)森林碳匯精準(zhǔn)定量研究表現(xiàn)出濃厚的興趣，圍繞如何結(jié)合中外高分率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、森林清查數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型、地面定位監(jiān)測(cè)樣地等量化喀斯特山地森林碳匯計(jì)量、提升喀斯特地區(qū)森林恢復(fù)的持續(xù)性等進(jìn)行了深入的討論。參會(huì)專家就未來合作開展基于深度學(xué)習(xí)的喀斯特遙感大數(shù)據(jù)信息提取，基于高分遙感數(shù)據(jù)提取單木屬性，構(gòu)建區(qū)域尺度單木及樣地水平森林地上生物量遙感反演模型、喀斯特地區(qū)生態(tài)恢復(fù)碳匯穩(wěn)定性等研究達(dá)成深入合作共識(shí)?？疾炱陂g也與廣西森林資源與生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心舉行了林業(yè)碳匯監(jiān)測(cè)計(jì)量業(yè)務(wù)交流與座談，雙方就喀斯特地區(qū)森林長(zhǎng)期地面監(jiān)測(cè)樣地?cái)?shù)據(jù)共享、基于遙感大數(shù)據(jù)及深度學(xué)習(xí)開展林業(yè)碳匯計(jì)量監(jiān)測(cè)試點(diǎn)、提高林業(yè)碳匯計(jì)量監(jiān)測(cè)能力達(dá)成合作共識(shí)。 亞熱帶生態(tài)所王克林研究員、岳躍民研究員團(tuán)隊(duì)與丹麥哥本哈根大學(xué)Rasmus Fensholt教授、Martin Brandt副教授團(tuán)隊(duì)已建立了良好的合作基礎(chǔ)，已合作獲批歐盟研究理事會(huì)ERC Starting Grant基金、國家外專局高端外國專家引進(jìn)計(jì)劃、中國科學(xué)院國際合作伙伴計(jì)劃及國際訪問學(xué)者等項(xiàng)目，發(fā)表Nature Sustainability、Nature Communications、Science Advances等高水平研究論文，獲得中國科學(xué)院青年科學(xué)家國際合作伙伴獎(jiǎng)等。通過此次科學(xué)考察與研討，將進(jìn)一步深化中國南方喀斯特地區(qū)生態(tài)恢復(fù)持續(xù)性與森林碳匯精準(zhǔn)計(jì)量研究，服務(wù)國家生態(tài)文明建設(shè)及“雙碳”目標(biāo)。桂西北喀斯特地貌景觀考察喀斯特石灰?guī)r地區(qū)天然林樣地調(diào)查喀斯特白云巖地區(qū)人工林生長(zhǎng)狀況調(diào)研人類擾動(dòng)與森林碳匯精準(zhǔn)計(jì)量研討會(huì)林業(yè)碳匯計(jì)量監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)合作座談
近日，深海所張海濱研究團(tuán)隊(duì)在Science子刊Science Advances（一區(qū) TOP) 上在線發(fā)表了題為《Genetic adaptations of sea anemone to hydrothermal environment》的研究論文。該研究破解了中印度洋(Central Indian Ridge)Edmond熱液口海葵（Alvinactis idsseensis sp. nov.）的染色體水平的基因組，解析了?？谏詈嵋簶O端環(huán)境中的生存機(jī)制。近日，深海所張海濱研究團(tuán)隊(duì)在Science子刊Science Advances（一區(qū) TOP) 上在線發(fā)表了題為《Genetic adaptations of sea anemone to hydrothermal environment》的研究論文。該研究破解了中印度洋(Central Indian Ridge)Edmond熱液口?？ˋlvinactis idsseensis sp. nov.）的染色體水平的基因組，解析了海葵在深海熱液極端環(huán)境中的生存機(jī)制。深海熱液噴口的特征是極端的溫度和壓力、高濃度金屬離子、有毒化學(xué)物質(zhì)和常年黑暗，但大量生物卻在此繁衍生息，建立了一個(gè)獨(dú)特而有趣的生態(tài)系統(tǒng)。Edmond和Kairei是中印度洋脊上具有高度地理連通性的兩個(gè)熱液口，其多種金屬離子(如Fe2+、Mn2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+、Pb2+)的含量遠(yuǎn)高于周圍海水。該海葵是生活在Edmond熱液口的優(yōu)勢(shì)物種，常見于硫化物豐富的熱液噴口周邊區(qū)(棲息環(huán)境溫度為1 ~ 2 )，主要通過捕食盲蝦獲取營養(yǎng)，但針對(duì)該?？麑?duì)極端環(huán)境適應(yīng)機(jī)制的研究較少。圖1 采樣信息研究團(tuán)隊(duì)通過比較基因組分析發(fā)現(xiàn)，該?？蚪M中分別有736/31個(gè)基因家族顯著擴(kuò)增/收縮。擴(kuò)增基因家族主要與金屬離子的結(jié)合、細(xì)胞膜和應(yīng)激反應(yīng)相關(guān)，其中與金屬離子耐受相關(guān)的MTPs基因家族顯著擴(kuò)張，轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)大多數(shù)MTP基因主要在觸手中表達(dá)。由于MTP基因在無脊椎動(dòng)物中研究較少，為了更好地了解MTPs的功能，研究人員利用酵母表達(dá)系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行功能驗(yàn)證，結(jié)果發(fā)現(xiàn)攜帶MTP的酵母細(xì)胞只能在含有高濃度Fe2+和Mn2+的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)，這證明MTP可以幫助該?？褪蹺dmond熱液口環(huán)境中高濃度的Fe2+和Mn2+。盡管Fe2+是所有生物體中支持氧運(yùn)輸?shù)壬锕δ艿鞍椎谋匾煞?，但過量的鐵會(huì)導(dǎo)致過氧化物的產(chǎn)生。因此，維持細(xì)胞鐵穩(wěn)態(tài)對(duì)生物體的正常分子功能極為重要。該研究發(fā)現(xiàn)fech基因在高度保守的亞鐵螯合酶結(jié)構(gòu)域中檢測(cè)到正選擇信號(hào)位點(diǎn)(P283H)和突變位點(diǎn) (N279H)，這表明 fech基因可能增加了該?？c鐵或其他金屬離子的結(jié)合能力。此外，還發(fā)現(xiàn)與Fe-S簇的形成相關(guān)基因（nfs和fxn ）發(fā)生了正選擇，這些基因之間協(xié)作可能在該?？芯S持細(xì)胞金屬離子的穩(wěn)態(tài)中起重要作用。圖2 深海?？麑?duì)金屬離子的適應(yīng)性高靜水壓力會(huì)影響細(xì)胞膜流動(dòng)性、蛋白質(zhì)穩(wěn)定性、DNA 結(jié)構(gòu)和細(xì)胞骨架等，該研究結(jié)合團(tuán)隊(duì)已發(fā)表的深海?？≒araphelliactis xishaensis）基因組，通過分析發(fā)現(xiàn)在兩個(gè)深海?？杏?2個(gè)基因家族發(fā)生了共同擴(kuò)張，富集分析發(fā)現(xiàn)這些基因家族與DNA修復(fù)和細(xì)胞膜有關(guān)。為進(jìn)一步分析高靜水壓力對(duì)于細(xì)胞膜功能的影響，研究人員比較了該海葵和淺海?？目傊浚l(fā)現(xiàn)該?？鄬?duì)于淺海海葵具有較高含量的多不飽和脂肪酸。有趣的是，參與不飽和脂肪酸合成的多個(gè)基因（fasn, acss3, pfi,和 Rv3720）發(fā)生了改變，其中fasn 基因在馬里亞納獅子魚Pseudoliparis swirei 基因組中同樣發(fā)生擴(kuò)張，這可能是深海生物應(yīng)對(duì)高靜水壓力的趨同進(jìn)化。圖3 深海?？纳詈８哽o水壓力適應(yīng) 研究發(fā)現(xiàn)該海葵可能通過更加敏感的視蛋白增強(qiáng)紅外感知能力以幫助其在黑暗環(huán)境中捕食盲蝦，并存在完整的晝夜節(jié)律通路基因，這些改變可能有助于該?？跓嵋涵h(huán)境中生存?！ ≌撐牡谝蛔髡邽橹苎蟛┦?，張海濱研究員為論文通訊作者。深海所為第一作者單位和通訊作者單位。該研究得到了中國科學(xué)院先導(dǎo)專項(xiàng)、海南省重大科技計(jì)劃等項(xiàng)目的支持?！ ≌撐男畔ⅲ篩. Zhou, H. Liu, C. Feng, Z. Lu, J. Liu, Y. Huang, H. Tang, Z. Xu, Y. Pu, H. Zhang, Genetic adaptations of sea anemone to hydrothermal environment. Science Advances 9, eadh0474 (2023). 論文連接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh0474
