人工智能可以預測有害藻華

一個旨在開發(fā)人工智能（Artificial Intelligence，AI）工具來預測海洋有害藻華（Harmful Blooms，HABs）的項目獲得了20×104英鎊（約合27×104美元，譯者注）的資助。

HABs產(chǎn)生生物毒素，可以在貝類中積累，危害消費者健康，還能嚴重降低水中的含氧量，導致魚類和其他海洋生物死亡。這是一個全球性問題，對包括水產(chǎn)養(yǎng)殖在內的各行業(yè)都造成了巨大的經(jīng)濟損失。該項目由英國康沃爾港衛(wèi)生局領導，并得到?？巳卮髮W、格拉斯哥大學、國家海洋學中心（National Oceanography Centre，NOC）和漁業(yè)與水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境科學中心（Centre for Environment Fisheries and Aquaculture Science，CEFAS）的支持。在商業(yè)、能源和工業(yè)戰(zhàn)略部（Department for Business，Energy and Industrial Strategy，BEIS）的資助下，這項研究得以實施?？沙掷m(xù)水產(chǎn)養(yǎng)殖未來中心、西南能源效率項目（Southwest Energy Efficiency Project，SWEEP）和?？巳卮髮W的研究人員將致力于開發(fā)和試驗一系列新技術，用于監(jiān)測和模擬HABs。

來自CEFAS的ANDY TURNER博士表示，該項目將開發(fā)一種用于評估天然毒素產(chǎn)生的預測方法并最終使該地區(qū)的企業(yè)受益，項目有助于貝類的安全供應并降低貝類消費者的健康風險。這一新技術包括用于量化海水中HABs細胞豐度的分子檢測方法和用于量化貝類中HABs毒素的設備，以及結合智能學習和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，構建預測HABs的數(shù)據(jù)驅動模型。這將有助于康沃爾港衛(wèi)生局等監(jiān)管機構更有效地安排貝類監(jiān)測活動和選擇在何時暫停捕撈，以更好地管控HABs對人類健康和貝類企業(yè)的風險。

埃克塞特大學的ROSS BROWN博士表示，這項工作與康沃爾西南部的熱點地區(qū)密切相關，那里HABs季節(jié)性暴發(fā)的頻率和持續(xù)時間可能會隨著氣候變化而大幅增加。研究成果將使水產(chǎn)養(yǎng)殖企業(yè)能夠有計劃地應對災害，盡量減少HABs的影響，提高西南地區(qū)養(yǎng)殖貝類的生存能力。格拉斯哥大學的OLIVER STONER博士表示，這項工作將證明科學創(chuàng)新和統(tǒng)計模型的運用可以對可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生積極影響。

楊林林譯自 UK：Using AI help to predict harmful algal blooms，The Fish Site，2021-09-20

不同種類的浮游植物對海洋變暖的響應不同

被稱為浮游植物的微小海洋植物是海洋中大多數(shù)食物網(wǎng)的基礎，他們的生產(chǎn)力保證了商業(yè)漁業(yè)、碳固存和海洋生態(tài)系統(tǒng)的健康。但對于他們如何響應氣候變化導致的海洋溫度上升，人們知之甚少。大多數(shù)氣候模型都假設他們會做出相似的響應，但羅得島大學海洋學院前博士生STEPHANIE ANDERSON領導的一個研究小組得出結論，不同類型浮游植物的響應方式不同。一項預測4組關鍵浮游植物如何響應2080—2100年海洋溫度的研究表明，他們的生長速度和分布模式可能會不同，從而對未來全球海洋群落的組成產(chǎn)生重大影響。

現(xiàn)為麻省理工學院博士后的ANDERSON表示，浮游植物是地球上最多樣化的生物之一，他們固定的碳大約相當于世界上所有陸地植物的總和。人類呼吸的每一口空氣都是由浮游植物產(chǎn)生的。他們的存在會影響某一特定地區(qū)能容納哪些魚類。ANDERSON、羅得島大學海洋學教授TATIANA RYNEARSON、麻省理工學院斯克里普斯海洋研究所和歐道明大學的同事近期在《自然通訊》（Nature Communications）雜志上發(fā)表了他們的研究結果。RYNEARSON表示，這項研究為理解浮游植物如何應對海洋變暖做出了重要貢獻。所有海洋生態(tài)系統(tǒng)的氣候變化預測都包括一個參數(shù)，它反映了浮游植物生長對溫度的響應。在這項研究中，研究人員設立了一個新的、更準確的參數(shù)——溫度反應值，以更好地反映海洋中浮游植物的多樣性。這些新的參數(shù)可以用于預測未來氣候變化，幫助其變得更準確。

研究人員根據(jù)現(xiàn)有的80多項研究匯編了與溫度相關的生長測量數(shù)據(jù)，這些研究涉及了4種浮游植物：生長在高營養(yǎng)地區(qū)的硅藻；在營養(yǎng)含量低的外海占主導地位的藍藻；在固碳方面特別重要的顆石藻；還有在水體中垂直遷移的鞭毛藻。研究人員還考慮了每一組的耐熱性，并對預測的溫度進行了模擬，以確定浮游植物在世界不同地區(qū)的分布和生長速度變化。他們發(fā)現(xiàn)每一組浮游植物對變暖有不同的耐受度。ANDERSON表示，顆石藻在赤道附近可能會面臨最大比例的生長率下降，這可能會改變那里的群落組成；另一方面，藍藻預計將在中緯度地區(qū)大比例增長，且可能會向極地擴展其范圍。RYNEARSON補充說，模擬發(fā)現(xiàn)，阿拉斯加灣和東北太平洋地區(qū)的藍藻變化范圍最大，這些地區(qū)具有豐富的漁業(yè)。重要的是，藍藻不是魚類的優(yōu)質餌料。預計4種浮游植物在較冷地區(qū)的生長速度都將增加，但增加的程度因種類而異。對于所有這些群體，預計他們的生長率在靠近赤道的地方會下降。赤道已經(jīng)是最熱的地區(qū)，那里的溫度會超過他們的舒適水平，阻礙他們的生長。研究人員表示，大多數(shù)物種可以忍受比他們通常面臨的更高溫度，但他們離赤道越近，面臨的溫度和他們無法生存的溫度之間的差距就越小。

ANDERSON表示，兩極變暖的應對空間很大，但在赤道，應對能力下降了。研究小組還發(fā)現(xiàn)，在所有研究群體中，鞭毛藻因溫度升高造成的生長速度變化最小，而且他們能承受的溫度范圍最大。他們的代謝率不像其他組那樣容易受到溫度變化的影響。這可能是由于他們能夠垂直遷移。他們上下游動的能力可以接觸更多的溫度，使他們能夠應對更多的溫度變化。這些結果的意義是重大的。在赤道，浮游植物的增長率預計將隨溫度的升高而下降，浮游植物生物量的下降可能會降低可容納的魚類和其他海洋生物的數(shù)量。ANDERSON表示，如果你是一條魚，依賴于一種食物，而這種食物已經(jīng)不存在了，你可能不得不和你的獵物一起遷移才能生存。這可能會導致區(qū)域內食物網(wǎng)發(fā)生變化。在高緯度地區(qū)，預計增長率會增加，較高的浮游植物生物量會容納更多的魚類，促進商業(yè)漁業(yè)的發(fā)展。

這項研究沒有考慮其他可能影響浮游植物生長的因素，比如營養(yǎng)物或光照變化，所以這項研究的結果具有推測性。ANDERSON正在把這些額外的因素納入一個新的模型中，看看結果會如何變化。

楊林林譯自 USA：Different kinds of marine phytoplankton respond differently to warming ocean temperatures，Science Daily，2021-11-17

氣候變暖增加有害藻類的數(shù)量

當藻類失控，壞事就會發(fā)生，尤其是當這些藻類產(chǎn)生有毒物質時，連鎖效應可能是強大而持久的。例如，切薩皮克灣周期性地出現(xiàn)所謂的“死區(qū)”，腐爛的藻類吸走了該區(qū)域的氧氣，威脅著那里動植物的生命。2014年伊利湖藻類暴發(fā)產(chǎn)生的毒素污染了俄亥俄州托萊多市的供水，迫使當?shù)匾患宜畯S關閉。這些有害藻華可能是致命的，導致人類生病，并對一個地區(qū)造成嚴重的經(jīng)濟損失。

科學家們已經(jīng)闡明了升溫如何導致這些有害藻類數(shù)量的不斷增加。一項新的研究表明，光照條件的變化對這些藻類的生長有重大影響。這項研究由特拉華大學地球、海洋和環(huán)境學院的副教授KATHRYN COYNE主持，研究結果發(fā)表在PLOSONE雜志上。研究假設是，氣候變暖看起來有利于有毒藻類的生長，并可能抑制作為食物網(wǎng)一部分的其他生物，無論他們攝食這些藻類還是被藻類攝食。COYNE表示，對于發(fā)生在海岸附近的藻華，情況可能會更糟，這不僅僅是由于藻類生長季節(jié)延長，而且還會在地域上延伸。研究聚焦于一種出現(xiàn)在切薩皮克灣和特拉華州內陸海灣的微小藻類—劇毒卡爾藻（Karlodinium veneficum），它又被稱為“魚類殺手”。這種藻類是“混營型”的，這意味著它的能量來源特別豐富，有時從陽光中獲取能量，有時則通過攝食其他藻類和細菌來獲取能量。盡管劇毒卡爾藻是單細胞生物，但它有兩根鞭毛推動它前進，與獵物接觸，并用毒素攻擊獵物。

研究表明，這種藻類依據(jù)不同的光照條件改變其生長策略。光的變化與二氧化碳和溫度相互作用，從而影響每個細胞的生長及儲存的碳和氮的數(shù)量。在弱光條件下，種群數(shù)量沒有增加，但是藻類細胞中碳和氮的水平趨近飽和；在強光條件下，種群數(shù)量增加，但細胞中的碳和氮水平下降。在這項研究過程中，劇毒卡爾藻適應了此前人們認為它無法忍受的溫度（30°C／86°F）。這表明，溫度不會限制他們的生長。如果他們長時間暴露在更高的溫度下，他們最終會適應。這些變化也會影響到以這種藻類為食的生物，因為在氣候變化的條件下，藻類的營養(yǎng)水平可能會降低，從而使得以藻類為食的生物體數(shù)量減少，這使劇毒卡爾藻相對于捕食者和其他藻類具有多重優(yōu)勢。

該研究的參與者包括密歇根大學海洋科學與政策學教授MARK WARNER、學生LAUREN SALVITTI、特拉華州立大學的ALICIA MANGUM和GULNIHAL OZBAY、特拉華州自然資源和環(huán)境控制部門的CHRISTOPHER MAIN以及伊朗古爾根農(nóng)業(yè)科學與自然資源大學的 ZOHREH KOUHANESTANI。在其他項目中，COYNE和他的同事們正在合作研究生物控制方法，如“細菌子彈”或DinoSHIELDS，使用希瓦氏菌來防止有害藻類繁殖。該項目仍在繼續(xù)研究中。這項研究得到了美國國家海洋和大氣管理局有害藻華生態(tài)學和海洋學項目、美國國家科學基金會和美國農(nóng)業(yè)部的資助。

楊林林譯自 USA：Warming climate will increase number of harmful algae blooms，Science Daily，2021-10-28

巨藻的營養(yǎng)價值隨海洋溫度升高而降低

作為一種基礎物種，巨藻（Macrocystis pyrifera）對其棲息的溫帶淺水近岸水域的生態(tài)系統(tǒng)至關重要，當巨藻繁榮時，依賴巨藻提供食物和住所的生物群落也會繁榮。

事實表明，巨藻對氣候變化帶來的一些壓力具有恢復能力，包括嚴重的風暴和海洋熱浪。對于那些關注依靠海藻維持生存，如魚類、無脊椎動物、哺乳動物和鳥類的人來說，這是一個令人鼓舞的進展。加州大學圣巴巴拉分校的研究人員揭示，巨藻承受溫度沖擊的能力可能是以其營養(yǎng)價值為代價的。該研究結果發(fā)表在Oikos雜志上。該研究的主要完成人，內華達大學里諾分校的生物地球化學家HEILI LOWMAN表示，海藻組織中的營養(yǎng)物質的成分及含量似乎正在發(fā)生變化。這些變化與海水溫度的變化有關。從宏觀的角度來看，這是非常重要的，因為有很多物種依賴海藻作為其主要食物來源。該研究的參與者，研究生KYLE EMERY表示，可以把它稱為海洋變暖的一個更隱蔽的影響。在溫度大幅上升的地方，不一定會失去巨藻，但那里巨藻的營養(yǎng)物質含量已經(jīng)下降了。因此，盡管它仍然在那里，但已不具備溫度較低時相同的功能。

這些關于海洋變暖對巨藻潛在影響的發(fā)現(xiàn)來自加州大學圣巴巴拉分校海岸生態(tài)研究（Santa Barbara Coastal Long-Term Ecological Research，SBC-LTER）觀察站長期收集的數(shù)據(jù)，該觀察站位于圣巴巴拉海峽的幾處巨藻森林。得益于近20年來收集的數(shù)據(jù)，研究人員已經(jīng)能夠追蹤營養(yǎng)物質含量的季節(jié)性波動模式，并確定重要的趨勢。LOWMAN表示，在圣巴巴拉海峽，海水的溫度和營養(yǎng)物質的可獲得性是密切相關的。一般來說，較低的溫度會將富含營養(yǎng)的海水從深海帶上來；但在溫暖的季節(jié)，淺海和海洋上層的營養(yǎng)物質，尤其是氮，變得更加稀缺。從生理學上講，巨藻儲存氮的時間不能超過幾周，所以無論他們周圍的水體發(fā)生了什么，他們都會迅速做出反應，因為他們需要持續(xù)的氮供應來保持生長和繁殖。了解這種模式后，科學家們開始研究隨著海洋溫度的升高，營養(yǎng)成分在較長一段時間內如何變化。EMERY解釋說，他們通過每月觀察在SBC-LTER水域進行的初級生產(chǎn)力采樣數(shù)據(jù)來做到這一點。作為采樣的一部分，會將這些地點收集的巨藻葉片帶回實驗室，然后對碳和氮含量進行測定。根據(jù)此次研究，在過去的19年里，SBC-LTER觀測站巨藻組織的氮含量下降了18%，而碳含量則相應增加。營養(yǎng)含量的明顯下降對圣巴巴拉海峽及其附近的巨藻消費者來說不是好兆頭。這些消費者包括海膽、鮑魚、潮間帶的沙蚤和其他無脊椎動物，他們會吃掉被沖上海岸的巨藻殘骸。LOWMAN表示，結果是，海膽可能會去尋找更多的海藻，導致棲息地轉移，可能從海藻森林轉移到貧瘠的地方。以巨藻為食的動物可能也會消耗更多的能量去攝食足夠的食物來滿足他們的營養(yǎng)需求。EMERY補充說，雖然海膽有能力去尋找更多的食物，但岸上的消費者卻被困住了。如果需求變大卻沒有更多的巨藻可供食用，對他們來說是相當大的挑戰(zhàn)。無論是由于營養(yǎng)不足還是數(shù)量減少，其影響都會波及到食物網(wǎng)的其他部分，例如營養(yǎng)較低的巨藻可能使沙蚤個體更小、數(shù)量更少，甚至更不健康，從而導致以沙蚤為食的海鳥數(shù)量減少。在水中，海膽和鮑魚營養(yǎng)的減少意味著他們的消費者，包括魚、龍蝦、海獺和人類食物的減少。研究結果提出了許多非常有趣的開放式問題，并暗示了許多深遠的影響。在探討了海水溫度與營養(yǎng)物質含量的潛在關系后，研究人員正在考慮擴大研究的空間尺度，下一步是研究什么因素決定了營養(yǎng)成分，如何預測未來的營養(yǎng)成分。

楊林林譯自 USA：The nutritional value of giant kelp decreases as sea temperatures increase，Science Daily，2021-10-26

共生海藻有助于珊瑚生存

美國萊斯大學和西班牙海洋學研究所的研究人員已經(jīng)闡述了海洋變暖條件下甲藻對珊瑚健康的重要性。如今他們再次證實，這種微小的生物不僅可以分裂繁殖，而且還可以進行有性繁殖。萊斯大學海洋生物學家 ADRIENNE CORREA和研究生LAUREN HOWE-KERR對此表示，該發(fā)現(xiàn)為共生甲藻的選育開辟了一條道路，并更好地服務于它的珊瑚伙伴。甲藻不僅讓珊瑚呈現(xiàn)出令人驚嘆的色彩，更重要的是，他們還通過將陽光轉化為食物來幫助宿主進食。HOWE-KERR表示，大多數(shù)石珊瑚沒有他們的共生體就無法生存，這些共生體可能會幫助珊瑚應對氣候變化。甲藻的繁殖周期是幾個月，而珊瑚可能一年只繁殖一次。如果能讓這些共生體更快地適應新的環(huán)境，他們就能幫助珊瑚在高溫下生存。

這一發(fā)現(xiàn)為調查共生性的環(huán)境觸發(fā)因素奠定了基礎，可以加速珊瑚共生生物的輔助進化，以阻止珊瑚礁退化。為了更好地了解這種藻類，萊斯大學的研究人員聯(lián)系了西班牙海洋學研究所的ROSA FIGUEROA，她專注于研究甲藻的生命周期。他們進行了一次合作，研究是否可以檢測珊瑚礁上的共生體性別。CORREA表示，在珊瑚甲藻的基因組數(shù)據(jù)中，研究人員可以看到珊瑚共生體有性繁殖所需的所有基因，但沒有人發(fā)現(xiàn)這一過程中產(chǎn)生的細胞。這次研究有了突破性的發(fā)現(xiàn)。這一成果是2019年7月在法屬波利尼西亞莫奧里亞的珊瑚礁取樣后發(fā)現(xiàn)的，通過先進的共聚焦顯微鏡可以更好地觀察這種藻類的三維結構。這是首次證實這些被隔離在珊瑚細胞中的共生體，可以進行有性繁殖。研究人員很興奮，因為這個發(fā)現(xiàn)打開了一扇門，如果能夠找出促進和誘導它的條件，就可以創(chuàng)造更多的基因變異。

藻類分裂的后代只繼承一個親本細胞的DNA，他們本質上是克隆的，通常不會增加群體的多樣性。但是有性繁殖的后代會從雙親那里獲得DNA，可以快速獲得遺傳適應。共生種群通過進化變得更能承受環(huán)境壓力，這對珊瑚有直接好處，而珊瑚可以保護海岸免受風暴及相關徑流的影響。CORREA表示，培育珊瑚共生體以獲得最強抗壓力成為了可能。研究人員可以繁殖那些在高溫壓力條件下存活下來的群體。在連續(xù)幾代之后，挑選出能忍受這些高溫的共生體。研究人員需要做很多其他實驗來了解什么樣的條件組合會使有性繁殖發(fā)生得更頻繁。這將產(chǎn)生新的基因組合的共生體，其中一些組合有希望與耐熱性或其他想要的性狀相對應。之后，就可以繁育這種多樣性的共生體，并利用這些共生體來保護和恢復珊瑚礁。

楊林林譯自 Sex and the symbiont：Can algae hookups help corals survive？Science Daily，2021-09-22

地處偏僻并不能增強珊瑚礁的恢復力

一種廣為流傳的假設認為，珊瑚礁的恢復能力與他們離人類活動的距離有關——珊瑚礁離人類越遠，越有可能從干擾中恢復。加州大學圣巴巴拉分校的海洋生態(tài)學家ADRIAN STIER表示，這種假設把珊瑚礁想象成方舟，可以承載生物多樣性和完整的生態(tài)系統(tǒng)。在這些古老而脆弱的生物大多正面臨著破壞性捕撈等本地威脅以及海洋變暖和酸化等全球威脅的情況下，這種假設寄希望于偏遠地區(qū)的珊瑚礁可以成為一個安全的避難所，可以使退化地區(qū)在未來重新恢復生機。

然而，當STIER和他的同事對這個假設進行實驗測試時，他們發(fā)現(xiàn)假設不成立。無論一些珊瑚種群有多偏遠，平均而言，他們對嚴重干擾的恢復能力并不比受人類影響更大的珊瑚礁強。而且，與預期相反，有證據(jù)表明，人類發(fā)展程度更高地區(qū)的珊瑚礁可能比那些地處偏遠地區(qū)的珊瑚礁更快地從動蕩中恢復過來。該研究的主要完成人，北卡羅萊納大學教堂山分校和緬因州鮑登學院的海洋生物學家JUSTIN BAUMANN表示，作為一名生態(tài)生理學家，通常研究單個珊瑚或一群珊瑚如何應對壓力。這項研究是一個機會，可以從全球角度思考是什么驅動珊瑚在更大空間尺度上的恢復，并真正探索人類影響和全球恢復能力之間的關系。他們的研究結果發(fā)表在《全球變化生物學》（Global Change Biology）雜志上。

STIER表示，研究人員的發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了長期以來人類活動對生態(tài)系統(tǒng)有害的觀念，他們的研究結果對珊瑚礁的保護和管理具有重大意義。他對這個想法非常好奇，因為在過去15年定期研究珊瑚礁后，他看到了珊瑚礁發(fā)生的巨大變化——珊瑚死亡、大型熱事件等。但他也看到了驚人的大翻轉，如大約10年前，在法屬波利尼西亞的莫奧里亞島附近，海星暴發(fā)摧毀了那里的珊瑚礁，這是當?shù)厝耸澄锖褪杖氲闹匾獊碓础TIER原以為依賴珊瑚抵御風暴和作為食物來源的生態(tài)群落將會消亡，但事實恰恰相反。在過去10年左右的時間里，一些生態(tài)系統(tǒng)逐漸恢復和進化。在一些地區(qū)，珊瑚以一種令人難以置信的方式卷土重來，重新在礁石上繁衍。如果一個有大量人類存在地區(qū)的珊瑚礁能夠恢復，那么偏遠珊瑚礁的恢復力如何？為了找到答案，科學家們深入研究了世界各地數(shù)百個地點（包括加勒比海、印度洋、西太平洋和東太平洋）的珊瑚在重大干擾后的恢復能力和恢復情況，收集其數(shù)據(jù)。珊瑚的恢復能力在偏遠、受保護地點和人類活動更密集的地方“差異巨大”。有些地方被破壞后一直沒有好轉，而有些地方被破壞后又重新恢復起來?？茖W家們仍在試圖弄清楚是什么導致一些系統(tǒng)能夠恢復，而一些系統(tǒng)不行。研究人員驚訝地發(fā)現(xiàn)，在某些地區(qū)恢復力“與人類影響力呈正相關”。對這種違反直覺現(xiàn)象的一種解釋是，干擾可能導致了一種珊瑚物種取代了另一種。也就是說，由于人類的干擾，珊瑚種群從競爭性優(yōu)勢物種轉變?yōu)槟褪苄晕锓N。BAUMANN表示，這種被廣泛記錄的變化可能會導致更多的珊瑚覆蓋，但也會導致珊瑚礁功能的喪失。他們還發(fā)現(xiàn)，雖然一些因素，如干擾發(fā)生前的珊瑚覆蓋狀況或干擾發(fā)生時的珊瑚共生狀況，有助于珊瑚抵御干擾或從干擾中恢復，但其他因素，包括恢復時間、到人類社區(qū)的距離、海洋保護區(qū)建立的時間，與珊瑚礁的恢復沒有相關性。

不過，研究人員審慎地指出，這并不意味著不需要管理人類活動。STIER表示，必須以公平的方式可持續(xù)地管理漁業(yè)和考慮海洋中的污染問題，不能僅依靠當?shù)氐墓芾砗蛯ζh地區(qū)的保護作為保障。保護當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)和管理人類影響的許多努力對棲息地以及生活在那里的動物和人類都很重要。對于珊瑚礁，科學家們往往傾向于當?shù)毓芾淼淖龇?，如漁業(yè)法規(guī)和海洋保護區(qū)。這些措施很重要，也很有必要，但在全球范圍內，氣候變化已經(jīng)造成了嚴重的破壞。BAUMANN表示，人類迫切需要在全球范圍內減少溫室氣體排放，盡可能達到零排放，來緩解這種壓力。加州大學圣地亞哥分校研究社會與生態(tài)系統(tǒng)的研究生LILY ZHAO表示，這種全球性的方法需要改變珊瑚礁的管理方式。理想情況是，在更易受到全球變暖導致的海洋事件影響的較貧窮國家和向大氣中排放大部分溫室氣體的發(fā)達國家之間，以一種更公平的方式來分配保護工作。海洋保護習慣于采用空間排斥及指定保護區(qū)的方式將當?shù)厣鐓^(qū)與珊瑚礁分隔開來，這是對發(fā)達國家有利的保護方式。雖然國際上的保護實踐正在改善，但西方資助機構利用權力或金錢來告訴熱帶地區(qū)的社區(qū)如何管理他們的珊瑚礁仍然很常見。研究指出，即使從這些珊瑚礁中移除當?shù)厝祟惖膲毫υ矗匀皇遣粔虻?。為了保護珊瑚礁，應該少花時間告訴依賴珊瑚礁的國家如何利用他們的資源，多花時間支持他們提高適應能力，并呼吁造成氣候危機的發(fā)達國家大幅減少溫室氣體排放。

楊林林譯自 USA：Remoteness does not enhance coral reef resilience，according to marine ecologist，Science Daily，2021-10-20

珊瑚礁生物多樣性隨氣候變化而改變

珊瑚礁是地球上最具生物多樣性、最復雜和最多產(chǎn)的生態(tài)系統(tǒng)之一。大多數(shù)珊瑚礁的生物多樣性是由生活在珊瑚礁深處的微小生物組成的。盡管這種多樣性在很大程度上不為人所知，但它對珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的生存和功能至關重要。許多人擔心，氣候變化將導致這種多樣性的急劇喪失。

夏威夷大學馬諾亞分校領導的一項新研究顯示，珊瑚礁群落的優(yōu)勢物種由于氣候變化而發(fā)生了變化，但總體生物多樣性不會在本世紀末預測的海洋變暖和酸化條件下下降。這項研究結果發(fā)表在《美國國家科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of Science）雜志上。該研究的第一作者MOLLY TIMMERS在夏威夷大學馬諾亞海洋與地球科學技術學院的夏威夷海洋生物研究所（Hawaii Institute of Marine Biology，HIMB）攻讀博士學位期間進行了這項研究。她表示，研究并沒有發(fā)現(xiàn)預測中海洋變暖和酸化導致的生物多樣性崩潰，而是發(fā)現(xiàn)了相對豐度的顯著變化且沒有新物種出現(xiàn)，珊瑚礁群落結構發(fā)生了改組。生活在珊瑚礁中的微小生物被稱為隱生物，類似于雨林中的昆蟲。他們在珊瑚礁系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，如營養(yǎng)循環(huán)、膠結和食物網(wǎng)連接。他們是許多魚類和無脊椎動物的重要餌料，并維持珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)平衡。

盡管這些隱生物對珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)至關重要，但在氣候變化研究中，這些隱生物往往被忽視，因為使用目測篩查識別這個高度多樣化且研究不足的群落存在困難。因此，對跨海洋梯度的珊瑚礁生物多樣性，以及生物多樣性將如何對氣候變化做出反應的研究主要是基于少數(shù)可觀察到的表面居住類群，如珊瑚和魚類。為了評估未被研究的隱生物對未來海洋條件的反應，TIMMERS和HIMB的同事設計了一個實驗，將分層沉降板放置在實驗流水槽中。這些中介體從HIMB海岸附近的珊瑚礁斜坡接收未經(jīng)過濾的海水，并在本世紀末預測的海洋變暖或海洋酸化條件下進行處理。經(jīng)過兩年的暴露，研究小組使用DNA技術檢查了在沉降板上形成的有機體組。這項為期兩年的中觀生態(tài)系統(tǒng)實驗在氣候變化研究中是前所未有的，也是第一個考察包括微生物、藻類、珊瑚和魚類組成在內的整個珊瑚礁群落多樣性的研究。雖然當下條件組和未來海洋條件處理組的物種總數(shù)沒有變化，但研究結果顯示，不同組的珊瑚礁群落組成存在顯著差異。為了應對氣候變化，生態(tài)系統(tǒng)的最終結果將在很大程度上取決于贏家和輸家所扮演的生態(tài)角色。然而，研究缺乏關于珊瑚礁底棲隱生物群落大多數(shù)成員的生態(tài)功能、生活史和分布（更不用說名稱）的充分信息，無法全面預測該群落變化的影響及生態(tài)系統(tǒng)后果。這項研究強調了在未來預測氣候變化對珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)影響的工作中，這些尚未被深入研究生物的重要性。

楊林林譯自 USA：Coral reef biodiversity predicted to shuffle rather than collapse as climate changes，Science Daily，2021-09-20

海水變暖威脅太平洋經(jīng)濟

氣候變化正驅使金槍魚進一步向東移動，威脅幾個太平洋小島嶼發(fā)展中國家（Small Island Developing States，SIDS）的經(jīng)濟安全。國際保護組織和包括太平洋共同體（Pacific Community，SPC）、太平洋島嶼論壇漁業(yè)署（Pacific Islands Forum Fisheries Agency，F(xiàn)FA）、瑙魯協(xié)議締約方辦公室（Parties to the Nauru Agreement Office，PNAO）、澳大利亞臥龍崗大學及其合作伙伴在內的技術機構聯(lián)盟進行的一項新的研究顯示，全球變暖預計將逐步推動10個SIDS水域的金槍魚流向公海，擾亂島嶼經(jīng)濟。這些研究結果發(fā)表在《自然可持續(xù)發(fā)展》（Nature Sustainability）雜志上，探討了海洋變暖對金槍魚的影響，并量化了SIDS由于氣候變化導致金槍魚重新分布可能造成的潛在經(jīng)濟損失。

多學科研究建立的可靠模型表明，如果海洋繼續(xù)以目前的速度變暖，預計到2050年，庫克群島、密克羅尼西亞、基里巴斯、馬紹爾群島、瑙魯、帕勞、巴布亞新幾內亞、所羅門群島、托克勞和圖瓦盧水域的金槍魚捕撈量將平均下降20%。該研究的主要作者、國際海洋保護中心金槍魚漁業(yè)高級主任JOHANN BELL表示，這是一個氣候正義問題。SIDS在經(jīng)濟上嚴重依賴金槍魚捕撈，但對全球變暖的貢獻很小。相比之下，那些造成60%歷史溫室氣體排放的發(fā)達國家卻受益于金槍魚向公海的遷移。SPC漁業(yè)和生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測分析首席科學家SIMON NICOL表示，新的模型首次表明，到2050年，在高溫室氣體排放情景下，太平洋10個SIDS的金槍魚捕撈量都可能減少。以前的模型表明，10個SIDS中的一部分將是金槍魚再分配的輸家，其他國家則是贏家。但新研究表明，所有10個依賴金槍魚的經(jīng)濟體都將受到負面影響。金槍魚捕撈量下降，預計將減少SIDS從遠洋捕撈國獲得的漁業(yè)準入費。在高溫室氣體排放的背景下，F(xiàn)FA 總干事 MANU TUPUROOSEN表示，這些損失將對依賴金槍魚漁業(yè)來維持生計、教育和衛(wèi)生等關鍵部門的政府和人民造成嚴重后果。預計這些損失還會降低社區(qū)適應氣候變化的財政靈活性。

該研究確定了兩種降低金槍魚遷徙對該地區(qū)影響的途徑。首先，根據(jù)《巴黎協(xié)定》，最大的溫室氣體排放國應實施切實可行的計劃控制排放，并將全球變暖限制在1.5°C以內，這將在很大程度上阻止金槍魚的再分配。第二種方法是使SIDS能夠通過中西太平洋漁業(yè)委員會（Western and Central Pacific Fisheries Commission，WCPFC）進行談判，以保證他們從金槍魚漁業(yè)獲得的利益，而無需考慮氣候變化對魚類分布的影響。SPC總干事STUART MINCHIN表示，太平洋SIDS正不公平地遭受一場他們幾乎沒有責任的危機。金槍魚再分配是氣候變化的眾多后果之一，預計氣候變化將進一步削弱太平洋經(jīng)濟體和本已受到新冠肺炎疫情嚴重影響的糧食系統(tǒng)。這一嚴峻的形勢已經(jīng)由包括聯(lián)合國安理會在內的幾個國際組織所提出。在格拉斯哥舉行的第26屆《聯(lián)合國氣候變化框架公約》締約方大會上，太平洋島國再次強調了這一問題，并希望給出融資機制的具體承諾。

研究還表明，金槍魚的再分配對漁業(yè)管理也有影響。PNAO 首席執(zhí)行官 SANGAALOFA CLARK表示，當金槍魚從太平洋SIDS的專屬經(jīng)濟區(qū)轉移到公海時，執(zhí)行維持金槍魚種群的相關漁業(yè)管理法規(guī)就更加困難。這些太平洋島嶼國家已經(jīng)實施了世界級的“船只日計劃”，以在聯(lián)合水域內可持續(xù)地管理金槍魚捕撈。臥龍崗大學的QUENTIN HANICH認為，金槍魚再分配的影響可能很嚴重，需要通過符合國際法框架的合作管理來解決。WCPFC已經(jīng)開始考慮這些問題，并在2019年通過了一項氣候變化決議。負責管理中西太平洋公海地區(qū)以及東太平洋公海金槍魚捕撈的兩個區(qū)域漁業(yè)管理組織之間也需要進行新層次的合作，以保持一種對自然資源和太平洋島嶼經(jīng)濟都有利的平衡。

這項名為《氣候變化下維持依賴金槍魚的太平洋島嶼經(jīng)濟的途徑》的研究由來自21個機構的科學家共同完成，并獻給已故的國際保護組織太平洋島嶼地區(qū)項目前執(zhí)行主任SUE TAEI，她是第一個呼吁調查金槍魚再分配和氣候正義問題的人。

楊林林譯自 Australia：Warming seas threaten Pacific economies，World Fishing＆ Aquaculture，2021-09-16

低氧迫使魚類進入淺水，破壞漁業(yè)和生態(tài)系統(tǒng)

魚可能會被淹死。這看起來雖然很荒謬，但魚類確實需要氧氣來進行呼吸，只是他們從水中而不是空氣中獲取所需的氧氣。氧氣太少會給魚類帶來麻煩，迫使他們必須遷移，否則就會生病。

不幸的是，海洋中的氧氣濃度正在下降。加州大學圣巴巴拉分校和南卡羅萊納大學的一項研究首次記錄了超過10種物種在低氧脅迫下向淺水移動的情況。這項研究發(fā)表在《全球變化生物學》（Global Change Biology）雜志上，涵蓋了15年的調查和監(jiān)測結果。作者強調了在漁業(yè)管理和保護中考慮這些發(fā)現(xiàn)的重要性，否則就有可能采取與實際情況完全不一致的策略。該研究的主要作者ERIN MEYER-GUTBROD表示，在調查的所有深度中，從50 m到350 m，氧氣含量都在下降。所以魚類似乎在向較淺的區(qū)域移動，以到達氧氣水平相對較高的區(qū)域。MEYERGUTBROD是南卡羅萊納大學的助理教授，他在加州大學圣巴巴拉分校做博士后時就開始了這項研究。氧氣濃度下降的原因有很多，包括生態(tài)變化、季節(jié)和風暴。但也許最重要的原因是水溫升高導致溶解氧含量減少。魚類在淺水中容易呼吸，因為溶解氧的主要來源之一是水面的大氣。不幸的是，不斷上升的溫度加劇了冰冷深層水和溫暖表層水之間的密度差異。這導致了海洋分層，阻止氧氣進入深海。

研究小組試圖確定氧氣含量下降如何影響魚類分布。1995—2009年，幾乎每年秋季，研究人員都在南加州的阿納卡帕島和圣克魯斯島之間的不同深度進行魚類調查。他們調查了該地區(qū)三類巖礁區(qū)域：一個大約50 m深的被稱為“阿納卡帕通道”的細溝；一個被稱為“腳印”的大約150 m深的海底山；以及一個平均深度大約300 m的被稱為“小豬儲蓄罐”的沉沒高地。他們識別了所有水下2 m及離海底2 m內的魚類，并估算了他們的長度。科學家們鑒定了60種經(jīng)常觀察到的魚類，分析得出了令人驚訝的結果。在過去的15年里，有4個物種向深水遷移，19個物種向淺水遷移。隨著時間的推移，三分之一的物種向淺海移動。MEYER-GUTBROD表示，在如此短的時間內發(fā)生如此顯著的變化，是一個引人注目的結果。除了溶解氧，研究小組還測量了溫度和鹽度。在整個研究期內，溫度和鹽度保持相對恒定。雖然他們研究的棲息地跨度只有10 km，但涵蓋了很大的深度范圍。小范圍水域研究實際上有助于減少混淆因素，在整個調查過程中，除了深度外，大多數(shù)條件都是不變的。之前的研究曾在實驗室環(huán)境下觀察過低氧對單種魚類的影響，但此次是首次在野外進行如此長期的研究。其他科學家們利用室內實驗表明魚類不喜歡低氧水，但年復一年在同一野外地點的觀測還沒人做過。值得關注的是，隨著時間的推移，氧氣的變化是否真的會導致魚類分布的變化。這種趨勢的后果可能是嚴重的。這似乎證實了一個相當可怕的假設，即魚類正被移出他們的最佳棲息地。加州大學圣巴巴拉分校海洋科學研究所的研究員MILTON LOVE表示，最終的結果是，他們至少會被趕出一部分棲息地。最終某些物種可能會被逼到他們生理機能無法適應的地方。

更重要的是，研究結果表明，不斷上升的海表溫度正促使許多魚類游向深水。這意味著魚類的棲息地可能在頂部因溫度壓縮，在底部因溶解氧壓縮。所以他們可以生活的深度帶隨著時間的推移而變得越來越窄。另一個問題是，這種棲息地的壓縮如何與捕撈壓力相互作用。這種趨勢可能會使魚類集中，從而更容易被捕獲。不斷增加的漁獲會使實際處于絕境的魚類資源不能表現(xiàn)出真實情況。MEYER-GUTBROD表示，如果一網(wǎng)能捕到1 t魚，比以前多，你可能會想，今年是好年頭，也許它的數(shù)量正在恢復。但事實可能是，所有的魚都被擠壓到一個更小的區(qū)域。隨著漁獲量增加，漁業(yè)法規(guī)可能也會隨之改變，增加捕撈配額。其結果將對漁業(yè)及其所依賴的生態(tài)系統(tǒng)造成災難性的影響。按照研究人員的說法，這就是人們?yōu)槭裁匆私庹诎l(fā)生的事，預測它將如何發(fā)展，并調整管理策略以適應變化。這種現(xiàn)象會隨著條件的變化而發(fā)生，人類需要對此積極應對。

楊林林譯自 USA：Low oxygen levels are pushing fish into shallower waters， with potentially devastating impacts for fisheries and ecosystems，Science Daily，2021-09-16

生物標記揭示水母攝食的神秘面紗

水母的胃口很大且對食物不挑剔。幾乎任何粘在他們觸須上的東西都會被他們送進用來消化食物的膠狀“袋子”里。

這種“來者不拒”的進食策略模糊了人們對水母攝食結構以及他們如何適應食物網(wǎng)的理解。然而，不列顛哥倫比亞大學海洋與漁業(yè)研究所（Institute for the Oceans and Fisheries，IOF）的一項新研究試圖使用兩種生化工具，即穩(wěn)定同位素和脂肪酸，揭開水母捕食的秘密。穩(wěn)定同位素是碳和氮等元素自然存在的同位素，他們以一定的比例存在于所有生物組織中。脂肪酸在人體中起著重要的生理作用，它是由位于食物網(wǎng)底部的植物產(chǎn)生的獨特成分。獨特的同位素和脂肪酸，也被稱為“生物標記”，從獵物傳遞給捕食者，可以用來追蹤食物網(wǎng)的聯(lián)系，并闡明動物的攝食結構。同位素比率和脂肪酸濃度在食物網(wǎng)內傳遞時，以可預測的方式發(fā)生微妙的變化。這些變化被稱為“校準值”，可能因不同的生物體而不同，了解特定生物體的校準值對于準確使用生物標記研究攝食至關重要。

該研究的主要完成人，IOF理科畢業(yè)生JESSICA SCHAUB表示，到目前為止，水母生態(tài)學家一直在使用這些生物標志的廣義校準值，因為他們沒有水母特有的生物標志。新的研究測試了同位素和脂肪酸的濃度變化，以及當水母消化獵物并將獵物的同位素和脂肪酸特征吸收融入身體的速度。研究發(fā)現(xiàn)數(shù)值差異很大，如果應用這項新研究的數(shù)值，很可能會得到不同的結果。換句話說，水母的攝食可能與預期的情況大相徑庭，新的研究可能會發(fā)現(xiàn)一些水母在食物網(wǎng)中占據(jù)完全不同的位置。這項研究由IOF和溫哥華水族館合作，研究結果發(fā)表在《海洋生物學與生態(tài)學實驗》（Journal of Experimental Marine Biology and Ecology）雜志上。

溫哥華水族館的工作人員對兩種水母（更大、更兇猛的黃金水母和更小、更常見的海月水母）進行了飼養(yǎng)，同時投喂他們兩種獨特的甲殼類食物。研究人員觀察水母吸收穩(wěn)定同位素和脂肪酸需要的時間，然后計算出這兩個生物標記物發(fā)生了多大變化。SCHAUB表示，這看起來很簡單，但實際并不是。海月水母的結果令人驚訝，他們被投喂兩種甲殼類動物，磷蝦和鹵蟲，但他們并沒有真正吸收磷蝦。人們認為水母不挑食，但在這種情況下，他們似乎不喜歡吃單一的食物。要么是不能滿足他們的營養(yǎng)需求，要么是更喜歡活的鹵蟲而不是死的冷凍磷蝦。水族館一直給他們投喂這些磷蝦，現(xiàn)在可以確信沒有必要再喂磷蝦了。研究還發(fā)現(xiàn)，水母似乎可以“擴展”脂肪酸。這意味著水母可能會產(chǎn)生自己必需的Omega-3和Omega-6脂肪酸，這對身體的健康功能很重要。這是令人驚訝的，因為大多數(shù)動物不能制造這些脂肪酸，而是必須從攝食中獲得他們。這種現(xiàn)象在其他一些生物中也有描述，如珊瑚和海綿，但從未在水母中發(fā)現(xiàn)過。研究人員希望這些發(fā)現(xiàn)將有助于更好地理解這些未被研究的生物在海洋生態(tài)系統(tǒng)中扮演的角色。該研究的參與者，IOF教授BRIAN HUNT表示，長期以來，水母在研究中一直被忽視，通常被認為是一種討厭的生物，而不是一種有趣的生物。然而，人們越來越意識到，他們既可以作為捕食者，也可以作為獵物，在生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮關鍵作用。SCHAUB將在2022年攻讀博士學位時繼續(xù)這項基礎研究。她熱衷于利用生物標記了解水母，而且對水母作為海洋生態(tài)系統(tǒng)關鍵物種的作用特別感興趣。

楊林林譯自 Canada：Shedding light on mysterious jellyfish diets，Science Daily，2021-10-14

氣候變化創(chuàng)造新的環(huán)境，破壞保護海洋生物的努力

俄勒岡州立大學的一項新研究顯示，氣候變化正在改變人們熟悉的海洋環(huán)境，并創(chuàng)造出新的環(huán)境，這可能會破壞在海洋保護區(qū)為保護海洋生物所做的努力。

俄勒岡州立大學地球、海洋和大氣科學學院的助理教授JAMES WATSON表示，不斷變化的條件從人文和經(jīng)濟兩個方面對那些依賴海洋資源的社區(qū)生計造成了影響?？茖W家們看到的是整個環(huán)境潛在的滅絕可能性。在一些地方，今天擁有的環(huán)境在未來將不復存在。這是無法彌補的環(huán)境、文化和經(jīng)濟損失。研究人員對多種氣候情景的分析表明，預計到2060年，60% ～87%的海洋將經(jīng)歷生物和化學的多重變化，如水溫升高、酸度升高和含氧量變化。在澳大利亞大堡礁海洋公園和厄瓜多爾加拉帕戈斯群島海洋保護區(qū)等大型海洋保護區(qū)，預計變化會更大，達到76%～97%，海洋酸度預計最快在2030年就會上升。海洋酸化減少了海水中碳酸鹽的含量，而碳酸鹽是海洋生物（如珊瑚和牡蠣等軟體動物）外殼和骨骼發(fā)育所必需的。這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在One Earth雜志上。該研究的主要完成人是STEVEN MANA’OAKAMAI JOHNSON，他在俄勒岡州立大學進行的這項研究是他博士論文的一部分，他在2021年早些時候獲得博士學位，現(xiàn)在是亞利桑那州立大學的博士后。

研究創(chuàng)意來自于JOHNSON和WATSON之間的對話。JOHNSON是北馬里亞納群島塞班島（美國在西太平洋的一個島）人，WATSON是英格蘭人，他們討論了氣候變化可能造成的損失，其中之一就是他們小時候熟悉的海洋環(huán)境改變了。JOHNSON表示，溫度、酸度和含氧量等屬性定義了海洋的特定環(huán)境，每個人對“正?！钡奶囟ōh(huán)境條件都有自己的定義，他曾經(jīng)目睹過很多氣候變化對海洋的影響，如塞班島破壞性的珊瑚白化事件。對WATSON和他來說，他們這一代人成長過程中對海洋的經(jīng)歷和記憶，對子孫來說可能不復存在。研究人員利用過去50年的海洋狀況作為穩(wěn)定性的衡量標準，使用幾個氣候模型來觀察影響海洋狀況的6個變量的變化模式。他們使用了3 種嚴重程度不斷增加的變暖情景。JOHNSON表示，情景包括可能、不太可能和極不可能的變暖程度，所有假設都比20年前的溫度高。在這3種情況下，超過一半的海洋環(huán)境將是全新的，這意味著與過去50年相比，海洋環(huán)境將有顯著差異，一切都是全新的。大部分變化發(fā)生在海洋的兩個極端地區(qū)：熱帶和極地地區(qū)。這些地方正在經(jīng)歷前所未有的變暖，如北極這樣最寒冷的地方，不再像以前那么冷了。研究人員還發(fā)現(xiàn)，這些變化大多數(shù)將在2060年發(fā)生，但是pH或酸度水平的大部分變化預計將在10年內發(fā)生。

對于旨在保護瀕危物種和珊瑚礁等珍稀棲息地的大型海洋保護區(qū)而言，這種變化更為明顯。隨著海洋條件的變化，這些保護區(qū)內的動物可能會離開，去尋找其他更有利于他們生存的地方。JOHNSON表示，這些海洋保護區(qū)是實現(xiàn)保護目標的重要工具，需要大量的政治和社會意愿來建立和發(fā)揮預期作用。在分析中，29個保護區(qū)中有28個地區(qū)的環(huán)境將發(fā)生變化，這可能使得保護目標無法實現(xiàn)。研究人員的發(fā)現(xiàn)展示了隨著地球持續(xù)變暖，未來可能會發(fā)生什么。這項研究還為棲息地保護區(qū)的社區(qū)和管理決策者提供了重要信息，提示不斷變化的海洋條件將如何影響他們，以及他們如何應對這些變化。例如，金槍魚生活在特定的海洋條件下，如果海洋溫度過高，金槍魚可能會轉移到另一個地區(qū)。如果一個國家依靠金槍魚作為食物或生計，這將會產(chǎn)生什么影響？或者，如果你是一個保護區(qū)的負責人，你正在保護的物種不在你的保護區(qū)內活動，你會怎么做？WATSON表示，這種類型的預測量化了氣候變化的影響，也使人們有機會來了解未來可能失去的海洋資源，并著手制定相應的應對計劃。這種針對氣候變化引發(fā)的改變在陸地上進行過研究，但沒有針對海洋進行過相應的研究。承認和接受可能失去的東西是重要的，這有助于激勵人們開始適應新的環(huán)境。

楊林林譯自 USA：Climate change will destroy familiar environments，create new ones and undermine efforts to protect sea life，Science Daily，2021-11-12