科研进展--中国科学院广州分院

中国科学院南海海洋研究所林强团队与烟台海岸带研究所董志军团队等联合，在海洋动物运动模式、器官形成与生存策略研究获得新进展，相关研究成果“Genomic and single-cell analyses reveal genetic signatures of swimming pattern and diapause strategy in jellyfish”于7月15日在线发表于Nature Communications。海洋生命的起源与演化问题是当今海洋基础科学研究领域的重要命题。海洋生物复杂性状形成过程是物种多样性形成的基础，其演化过程与机制一直是学术界探究的热点之一。本研究聚焦海洋动物中维持运动平衡感知的器官多样性演化开展研究，揭示了海洋动物在长期进化过程中的运动模式与器官形成的演化与调控特征（图1）。图1 动物界平衡感知器官的多样性演化研究团队将水母与硬骨鱼类、鸟类和哺乳类动物比较，发现CHSY1、USH2A、KIAA2026等基因受到明显正选择，而这些基因都参与了动物的运动功能；同时，基于水母与其它近缘物种全基因组结构特征的系统比较，创新性发现“耳石形态发生”（OMs）的基因家族在灯塔水母中发生特异性丢失，据此，在海月水母中对该基因进行原位杂交和RNA干扰实验，发现该基因主要在海月水母平衡囊组织区域表达，而敲降该基因则会导致海月水母碟状体无法正常发育出平衡囊，证明该基因在水母平衡囊形成中发挥了重要功能（图2）。图2 灯塔水母中的丢失基因及受选择基因特征本研究基于单细胞转录组分析，同步解析了水母逆向发育过程中的滞育特征及相关分子调控机制，提出了逆向发育和持续休眠状态可能是灯塔水母应对不利海洋环境的适应策略。研究员董志军、博士生王方晗、副研究员刘雅莉和博士生李勇学为本文共同第一作者，南海海洋所研究员林强和烟台海岸带所研究员董志军、研究员赵建民为本文共同通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金项目、国家科技基础资源调查计划项目等联合资助。论文信息：Zhijun Dong#*,Fanghan Wang#,Yali Liu#,Yongxue Li#,Haiyan Yu,Saijun Peng,Tingting Sun,Meng Qu,Ke Sun,Lei Wang,Yuanqing Ma,Kai Chen,Jianmin Zhao* & Qiang Lin*. Genomic and single-cell analyses reveal genetic signatures of swimming pattern and diapause strategy in jellyfish. 2024 (15):5936. DOI: 10.1038/s41467-024-49848-z.

2024-07-18

马建锋、赵太平等-JP：矿物结构与成分示踪正长岩成因

碱性岩通常分布在造山带和板内裂谷背景下，虽然占比很少，但是蕴含着丰富的岩浆起源和构造演化等关键信息。正长岩是碱性岩中最典型的代表之一，其成因是有高度争议的，主要观点有地幔低程度部分熔融、幔源岩浆结晶分异、岩浆混合和晶体堆积等机制。然而，由于地壳混染和岩浆混合的潜在影响，很难从全岩成分判断地幔源区熔融还是壳内分异控制着碱性元素（K2O和Na2O）含量。正长岩中的矿物记录了碱性岩浆从起源到侵位的全过程，因此，通过对各岩浆演化阶段的矿物分析，可以评估不同机制的影响程度，从而确定正长岩的主要成因方式。针对上述问题，中国科学院广州地球化学研究所博士生马建锋在赵太平研究员指导下，选取华北克拉通南缘1772 Ma三元沟正长岩开展了详细的矿物结构、化学成分与热力学模拟研究。该正长岩主要矿物组成是单斜辉石、钾长石、石榴石和榍石，单斜辉石和石榴石具有丰富的矿物环带，表明岩浆混合发挥了重要作用（图1）。通过计算不同阶段的单斜辉石平衡熔体的主微量元素含量，获取了碱性岩浆从起源到侵位的地球化学信息。高Mg#(>85)单斜辉石的平衡熔体具有高Mg#、CaO/Al2O3和低Hf/Sm的特征，展现出碳酸盐交代地幔的亲和性，微量元素质量平衡模型表明，石榴石-尖晶石过渡地幔低程度(1%~2%)部分熔融可以产生这些高Mg#熔体（图2）；通过alphaMELTs模拟高Mg#平衡熔体的结晶分异过程，发现无论在何种压力和水含量下都无法匹配其余平衡熔体的化学成分，说明单一的结晶分异过程不能解释正长岩的成因（图3）。低Mg#单斜辉石平衡熔体具有低Mg#值，是地壳物质重熔的产物，质量平衡计算结果表明10%~30%的长英质熔体参与混合可以形成正长岩（图4）。然而，岩浆混合与结晶分异过程无法解释全岩的K2O、CaO等变化，暗示仍有其它机制参与控制。正长岩中钾长石相互连接形成晶体框架，具有堆晶结构，且全岩Eu#高于1，表明钾长石堆晶也是控制K2O含量的机制之一。单斜辉石湿度计显示高Mg#平衡熔体具有高水含量(>4 wt%，图5)，在模拟过程中发现高水含量可以抑制长石的结晶，从而导致熔体中K2O、Na2O含量的再次升高（图6），最终在浅部地壳发生长石堆晶，这也解释了为什么碱性熔体无法突破演化的“热障”。上述工作表明，地幔源区的部分熔融、壳内岩浆演化、岩浆混合、晶体堆晶过程都会控制碱性熔体的成分变化以及正长岩的形成。以上研究成果发表在岩石学国际权威期刊Journal of Petrology上。相关的论文信息：Jian-Feng Ma (马建锋),Tai-Ping Zhao* (赵太平*),Tong Hou (侯通),Chuan-Hao Qu (瞿川豪). Mineral Textures and Chemistry Trace the Origin and Transcrustal Evolution of the Sanyuangou Syenite in Southern North China Craton. 2024,65,egae056. https://doi.org/10.1093/petrology/egae056.图1 三元沟正长岩矿物结构特征图2 高Mg#单斜辉石平衡熔体主微量元素揭示地幔源区特征图3 三元沟正长岩全岩、单斜辉石平衡熔体主量元素特征以及alphaMELTs模拟主量元素变化图4 三元沟正长岩全岩微量元素特征与混合模型图5 单斜辉石温度、压力及平衡熔体水含量图6 熔体水含量与岩浆混合控制熔体中K2O+Na2O含量变化

2024-07-19

南海海洋所：基于高分辨率观测揭示南海亚中尺度不稳定的高频变化机制及其垂向热输运贡献

近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室（LTO）经志友团队，在南海亚中尺度动力不稳定的高频变化特征、物理机制及其垂向热输运定量贡献等观测研究方面取得新进展，研究成果先后发表于国际期刊《Geophysical Research Letters》，合作者包括南海海洋研究所博士后郑瑞玺、河海大学副教授曹海锦和美国布朗大学教授Baylor Fox-Kemper。海洋亚中尺度过程通过非地转动力不稳定，驱动地转能量正向串级与耗散，并显著增强热量、营养盐等要素的垂向交换，在海洋物质能量循环和海-气相互过程中扮演了不可或缺的重要作用。本研究基于南海高分辨率现场观测数据并结合理论分析，揭示了亚中尺度动力不稳定的高频变化机制及其对垂向热输运的定量贡献。研究结果表明，南海混合层对称不稳定的昼夜高频变化，主要是由大气非绝热强迫所驱动，而非风场强迫（down-front wind forcing）。夜间海表冷却驱动的边界层浮力损失，通过增强亚中尺度动力不稳定和垂向次级环流，引起约60%的混合层亚中尺度再层化。进一步基于国家基金委共享航次计划重大科学问题航次的观测研究表明，海洋涡旋海域普遍存在的锋面亚中尺度过程引起的垂向净热通量高达100 W/m2，比经典地转理论和传统认识的中尺度贡献大1-2个量级，且影响深度深达150米海洋次表层，对上层海洋具有显著的加热效应。上述研究首次基于高时空分辨率现场观测定量揭示了海洋亚中尺度动力不稳定的快速变化机制及其对垂向热输运的重要贡献，明确了大气非绝热强迫的关键调控作用，对进一步深入认识和理解海洋亚中尺度动力过程及其生态气候效应、海洋与气候模式的亚中尺度参数化改进，以及助力“海洋亚中尺度动力学”前沿方向发展等具有重要科学意义。该研究主要由国家自然科学基金项目、国家自然科学基金共享航次计划资助完成。图1 （a）南海高时空分辨率现场观测；（b）TRIAXUS拖体高分辨率观测温度剖面；（c）涡旋活跃海域位温波数谱图2 （a）海表浮力通量、侧向浮力梯度与动力不稳定的昼夜变化；（b）亚中尺度不稳定再层化效应与小尺度混合去层化效应；（c）多尺度垂向热通量及其波数谱论文信息：Ruixi Zheng and Zhiyou Jing* (2024). Diurnal variability of mixed layer overturning instabilities from glider array observations in the South China Sea. Geophysical Research Letters,51 (11),e2023GL107694. https://doi.org/10.1029/2023GL107694Haijin Cao,Zhiyou Jing*,and Baylor Fox-Kemper (2024). Scale-dependent vertical heat transport inferred from quasi-synoptic submesoscale-resolving observations. Geophysical Research Letters,51 (12),e2024GL110190. https://doi.org/10.1029/2024GL110190

2024-07-18

南海海底扩张产生和传播方式研究取得新进展

近日，中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室张翠梅、孙珍（通讯作者）、赵明辉、张佳政等科研人员，联合法国斯特拉斯堡大学教授Gianreto Manatschal和夏威夷大学教授Brian Taylor，利用南海北部IODP（综合大洋发现计划）钻井数据，结合多道反射地震和重磁资料的综合解释，在南海海底扩张产生和传播方面取得重要进展。相关研究发表于《盆地研究》（Basin Research）期刊上。位于陆壳和洋壳间的洋陆转换带（OCTs）对于研究破裂过程、初始海底扩张的年龄和位置至关重要，然而对OCT范围的划分却很少一致，因为没有统一的标准，或者资料系统的差异，产生了多种解释方案，进而制约了对初始海底扩张的认识。研究人员根据原始数据集，采用“钻井约束的综合地质-地球物理”方法，沿走向上定义了南海北部的OCT，探讨破裂过程，并将南海OCT与大西洋型张裂边缘OCT进行了比较。研究结果显示了整个南海北部发育狭窄的OCT，宽5-15公里（图1a）。OCT两端的陆壳和洋壳均呈现出复杂的走向分段。减薄陆壳在形状、趋势角和基底面粗糙度等方面显示出规律性变化。洋壳厚度从西部向中部和东部减薄。这些变化部分归因于继承的火山弧/弧前的背景。在南海东北部和中央次盆地磁异常C11期间，海底扩张首先在两个中心成核（如图1b中U1502钻探区），然后分别向西和向东传播，最终在异常C10r（29Ma）处发生了贯通（图1b），东北部和中部陆缘完全破裂。这一结果不支持北部边缘破裂是通过从东到西的简单传播模式。研究进一步对比了以南海为代表的边缘海型与大西洋贫/富岩浆陆缘原型，发现它们有一些相似之处，而在更多方面表现出显著差异；因此，提出在划分陆缘类型时，除岩浆供给外，伸展破裂速率也是需要考虑的重要因素。这项研究不仅深化了我们对边缘海形成的理解，也为分析全球其它张裂陆缘的岩石圈破裂和海底扩张提供了重要方法和科学借鉴。论文获得了广东省自然科学基金面上项目、国家自然科学基金项目，广州市科技项目的支持，并使用了自然基金委共享航次的部分数据以及国际大洋发现计划（IODP）的钻探成果。论文链接：https://doi.org/10.1111/bre.12882图1 （a）南海北部陆缘走向上OCT的范围；（b）中部钻探区破裂在C11时期成核

2024-07-17

华南植物园揭示森林类型调控土壤有机碳组分差异性响应外源磷输入机制

热带森林对外源养分的供应十分敏感，磷（P）与氮（N）的相对有效性在调控热带生态系统碳收支方面起着至关重要的作用，然而养分有效性如何调节热带森林碳（C）源汇转换尚不明确。生化选择过程中，植物来源复杂有机物的选择性保留和微生物周转形成的大分子有机物均是土壤有机碳（SOC）固持的重要途径。但是，生物过程驱动的SOC固存响应外源养分输入的生物驱动机制仍有待揭示。中国科学院华南植物园恢复生态学任务团队依托广东鹤山森林生态系统国家野外科学观测研究站和和小良热带海岸生态系统定位研究站的长期养分添加实验平台，研究了亚热带人工纯林和混交林植物来源和微生物来源的SOC组分对外源养分添加的响应。通过对来自全球62篇文献中的125对土壤养分添加实验研究结果的整合分析，量化了P添加对热带和亚热带森林SOC含量的影响。研究发现，两个亚热带人工林土壤0-20cm SOC含量未随P添加显著变化，这与整合分析结果一致。但是，土壤微生物群落组成和活性解释了亚热带森林SOC组分对P添加的差异性响应。纯林中植物底物质量较差，P添加引发土壤微生物群落组成的改变，导致微生物加速消耗微生物残体碳（MRC）以补充C源；而混交林中P添加改变植被群落组成，并促进微生物对N源的获取，从而加速了木质素和MRC的分解。混交林中微生物来源碳（特别是真菌MRC）和矿物结合有机C联系紧密，预示着长期P添加引起真菌MRC的减少将不利于热带森林土壤SOC的积累和稳定。相关研究成果于近日发表在国际学术期刊Science of the Total Environment上。华南植物园恢复生态学任务团队助理研究员李悦为论文第一作者，刘占锋研究员为通讯作者。上述研究得到了广东省重点领域研发计划和国家自然科学基金等项目资助。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.174672图. 亚热带人工纯林和混交林下生物来源有机碳组分对P添加的差异性响应

2024-07-17

侯永胜等- JGR-SE：熔体-岩石圈地幔高温反应实验约束夏威夷造盾期岩浆成因

板块俯冲和地幔柱活动是维系地球活力和实现地球层圈间物质循环的两大重要机制。洋岛玄武岩通常被认为是研究深俯冲物质再循环与地幔柱活动的理想对象，夏威夷岛造盾期玄武岩是其中的典范。经典模型认为，俯冲榴辉岩物质随地幔柱上升时，榴辉岩熔体与软流圈地幔橄榄岩由于化学不平衡发生反应，首先生成二次辉石岩，随后二次辉石岩熔体与地幔橄榄岩熔体按不同比例混合，导致夏威夷造盾期岩浆地球化学成分的多样性。二次辉石岩模型可以解释造盾期拉斑玄武岩高MgO、低CaO/Al2O3、高Ni含量和同位素富集等地球化学特征，但无法系统解释Mauna Loa和Mauna Kea两座火山的地球化学组成区别：尽管Mauna Loa相较于Mauna Kea的岩浆具有更低的CaO/Al2O3，且同位素组成更富集，但两者的全岩和橄榄石斑晶中的Ni含量却极为相似。经典模型忽视了榴辉岩/辉石岩熔融产生的熔体在迁移过程中与岩石圈地幔的反应。针对这一科学问题，中国科学院广州地球化学研究所的侯永胜博士在李洪颜研究员、王煜研究员和徐义刚院士等人的指导下，开展了一系列高温高压实验，模拟地幔柱环境下熔体与贫瘠方辉橄榄岩地幔的反应，旨在揭示反应温度、反应时间和熔岩比例等实验条件对熔岩成分的影响，探明经过熔体-岩石圈地幔反应后，熔体成分的演化趋势。研究取得主要认识如下：1）在高温条件下，富硅熔体通过溶解橄榄石并沉淀斜方辉石的方式与岩石圈地幔发生反应，高温、长反应时间以及低熔岩比等条件会加剧反应程度（图1）；2）富硅玄武质熔体与方辉橄榄岩在高温下反应可以演化为贫硅苦橄质熔体，在非平衡反应条件下（反应时间为2小时），残余熔体成分受橄榄石溶解、斜方辉石沉淀以及扩散作用的共同控制，随后在由非平衡向平衡反应的转换过程中（反应时间由2小时至24小时），残余熔体成分主要受扩散作用影响（图2）；3）榴辉岩熔体与岩石圈地幔方辉橄榄岩反应可以直接产生高SiO2、MgO和Ni，低CaO/Al2O3的残余熔体，类似夏威夷造盾期拉斑玄武岩。基于实验结果，研究者提出了新的两阶段模型来解释夏威夷造盾期玄武岩成因：在软流圈地幔形成的榴辉岩/辉石岩熔体，在向上运移过程中与贫瘠的方辉橄榄岩地幔发生反应，其中Mauna Kea相较于Mauna Loa，熔岩比更低（第一阶段）；随后反应熔体在浅部与橄榄岩熔体发生岩浆混合，其中Mauna Kea相较于Mauna Loa，橄榄岩熔体比例更高（第二阶段）。两个阶段对熔体中的Ni含量具有均衡作用，导致Mauna Kea和Mauna Loa的岩浆和橄榄石斑晶具有相似的Ni含量（图3）。该研究为理解地幔柱活动及其相关物质循环机制提供了新的视角。研究成果近期发表在国际地球科学领域期刊《Journal of Geophysical Research: Solid Earth》上，该研究受到国家自然科学基金项目（92258303）和国家重点研发计划项目（2022YFF0801002）资助。论文信息：Hou,Y. S.（侯永胜）,Li,H. Y.*（李洪颜）,Wang,Y.（王煜）,Zhang,Y. F.（张艳飞）,Li,Y.（李元）,Xu,Y. G.（徐义刚） (2024). Experimental insights into the petrogenesis of plume-related magmas: Tholeiite-harzburgite interaction at 2–3 GPa and 1400–1500℃. Journal of Geophysical Research: Solid Earth,129,e2023JB028467.论文链接：https://doi/10.1029/2023JB028467图1. 代表性实验产物结构（左图），包括上方的熔体层、中间的反应边界层（RBL)和下方的方辉橄榄岩层；反应温度、反应时间和熔岩比例对反应边界层厚度的影响（右图），边界层厚度可以代表反应程度图2. 矿物的溶解-沉淀作用和扩散作用对熔体成分的影响，非平衡状态下熔体成分受橄榄石溶解和斜方辉石沉淀的强烈调控，随后主要受扩散作用影响图3. 两阶段模型解释Mauna Loa和Mauna Kea橄榄石斑晶具有相似的Ni含量

2024-07-16

研究揭示阿留申-阿拉斯加俯冲带地震活动的控制机理

近日，中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室邱强研究员，联合中山大学地球科学与工程学院李琳琳教授、中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室林间院士和杨晓东副研究员，以及日本东北大学灾害科学国际研究所的蔡婷博士后，开展了关于阿留申-阿拉斯加俯冲带地震活动规律及其破裂特征的重要研究工作，并在地震破裂类型与特征的控制机理方面取得了新认识。相关成果发表在《Quaternary Science Advances》期刊上。大洋俯冲带逆冲大断裂可产生不同破裂类型的地震，例如浅部破裂型海啸地震、贯穿型海沟破裂地震，理解特定断层区域的发震规律和地震破裂类型是定量评估地震和海啸灾害的前提。然而，俯冲带逆冲大断裂往往位于距陆地几百公里远、上千米水深的海沟处，开展近断层观测十分困难。因此，量化其活动规律与滑移特征存在较大挑战。研究人员对1750年以来的历史地震数据进行分析，特别聚焦于2020年Mw 7.8 Simeonof 地震和2021年Mw 8.2 Chignik 地震，发现Shumagin岛屿东部Semidi段与西部Shumagin段的地震活动存在显著差异（图1）。图1 阿留申-阿拉斯加俯冲带区域构造和历史大地震分布（上图）；自1750年以来该区域时空地震破裂分布特征（下图）研究团队通过融合海啸观测数据（DART）和陆地GNSS数据，采用了联合反演技术，揭示了这两次大地震的滑移模式（图2）。这些地震并未引发大规模海啸，原因可能在于它们在浅部的断裂过程中受到了结构限制，未能深入海沟。高分辨率地震反射剖面进一步证实了两地的地质构造差异显著（图3）。研究团队进行的二维全周期地震模拟显示，复杂断层结构下的地震破裂模式更不稳定且多样，东段（Semidi）的地震活动更倾向于产生不规则和多样的大地震，如2020-2021年的地震序列和1938年的地震，而西段（Shumagin）则倾向于较小规模的地震或缓慢滑移（图4）。当地震能量传播到浅部并触发增生楔中的高角度逆冲断层系统时，可能导致海啸风险的显著增加（图5）。图2 本研究揭示的2020年Mw 7.8 Simeonof（左图）和2021年Mw 8.2 Chignik地震（右图）滑移分布特征图3 俯冲带断层结构（下图）控制下的地震破裂特征（上图）图4 阿留申-阿拉斯加俯冲带区域，断层结构控制作用下的地震破裂特征图 5 大洋俯冲带外增生楔内部结构和宽度控制浅部放大效应的海啸灾害研究结论指出，Shumagin段的地震海啸灾害威胁相对较低，而Semidi段由于其特殊的断层结构和活跃的地震活动，具有较高的海啸灾害潜在风险。这一发现强调了断层结构对地震发生、破裂类型以及海啸影响的关键作用，为阿留申-阿拉斯加俯冲带的地震海啸灾害评估提供了科学依据，对全球地震海啸灾害研究具有重要的实践意义。这项研究不仅深化了我们对俯冲带地震活动的理解，也为未来地震预警和灾害管理提供了重要的科学指导。本研究受国家自然科学基金项目，中国科学院项目，广东省重点领域研发计划项目的资助。文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666033424000534?via%3Dihub

2024-07-16

刘亮等-EPSL:主动陆缘“手风琴式”构造模式转换的控制机制

“威尔逊”旋回高度概述了地球板块构造运动的第一级模式特征：新大洋打开-大洋板块俯冲-板块群汇聚-主洋盆闭合-大陆碰撞，旋回周期约4-6亿年。近年来，许多研究表明，自显生宙（ca. 5.4亿年）以来，全球范围内存在一些比威尔逊旋回更短暂的构造与岩浆活动旋回。在1000-5000万年内，许多非碰撞性的主动大陆边缘经历了多期次的挤压-伸展构造体制转换，以及岩浆活动的峰期与间歇期转变（我们将这类旋回称为“手风琴式”旋回）（图1）。相关研究表明，这些构造与岩浆活动模式的转变与高浮力块体进入俯冲带的时间大致相同或稍晚。由于现有的威尔逊旋回没有描述到“手风琴式”旋回，所以很难全面概括大多地质时期内主动大陆边缘的地质演变。虽然前人进行了详细研究，但对“手风琴式”旋回的控制机制尚未达成一致。图1. 显生宙以来“手风琴式”构造-岩浆旋回分布简图图2. “手风琴式”构造-岩浆旋回的典型模式。(a)-(c) 模式一：伴随有海沟跳跃的地块增生与俯冲模式。(d)-(g) 模式二：沿单一海沟的地块增生与俯冲模式。(h)-(k) 模式三：无地块增生的俯冲模式。针对以上科学问题，中国科学院广州地球化学研究所的刘亮副研究员在徐义刚院士的指导下，与国内外合作者基于正演模拟与多学科观测联合约束的研究思路，针对典型的“手风琴式”构造-岩浆旋回案例（图2），系统正演模拟了含（多个）高浮力地块的连续俯冲与断续俯冲过程（如图3），通过与天然观测的现象对比，研究表明：含高浮力地块的不连续俯冲过程很大程度上控制了模式一、二的发生（图3）；仅当板片的屈服应力临界值大且密度小时，含有高浮力地块的连续俯冲过程才可导致手风琴式构造-岩浆模式的转变（模式三）。图2. 含高浮力地块复合板块的不连续俯冲模型。这里的复合板块是指“正常密度”的大洋块体与高浮力地块（大洋或大陆属性）的组合体。C1、C2为第一、二期挤压，E1、E2为第一、二期伸展。高浮力地块（的残留物质）广泛分布于地质历史时期的活动陆缘和现今的大洋板块内部：距今5千万年、3.5亿年、5.5亿年以来的增生地块物质分别占到大陆总面积的~15%、~30%、~42%；且~10%的当今洋底由高浮力地块占据。因此，本项研究所展示的含高浮力块体的俯冲过程，可能曾经长期控制（至少显生宙以来的）主动大陆边缘构造-岩浆活动的演化，并且可能在可预见的未来内扮演同等重要的角色。该项研究的开展，初步填补了威尔逊旋回对新大洋开启后、陆-陆碰撞前大陆构造-岩浆模式频繁转变的描述空缺，并揭示了高浮力地块断续进入俯冲带对主动陆缘“手风琴式”构造-岩浆模式转变的控制作用。研究成果发表于国际学术期刊Earth and Planetary Science Letters。本项研究受到国家自然科学基金委重点项目（42330305）和重大研究计划集成项目（92355302）的共同资助。论文信息：Liu,L.（刘亮）,Li,L.J.（刘丽军）,Xu,Y.G.（徐义刚）,Morgan,J.P.,2024,Earth and Planetary Science Letters,641,118861. 全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X24002942?via%3Dihub

2024-07-15

南海深海发现幽灵蛸目新种——拟幽灵蛸

中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室（LMB）谭烨辉研究团队联合上海海洋大学对海南岛东南海区深水800-1000米采集到一个与幽灵蛸相近的标本进行了系统的研究。通过形态学和基因的比较分析等，明确其与幽灵蛸存在明显差异，确定其是幽灵蛸目新种——拟幽灵蛸（Vampyroteuthis pseudoinfernalis Qiu, Liu & Huang, sp. nov.）。中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室（LMB）谭烨辉研究团队联合上海海洋大学对海南岛东南海区深水800-1000米采集到一个与幽灵蛸相近的标本进行了系统研究。通过形态学和基因的比较分析等，明确其与幽灵蛸存在明显差异，确定其是幽灵蛸目新种——拟幽灵蛸（Vampyroteuthis pseudoinfernalis Qiu,Liu & Huang,sp. nov.）。相关研究成果已在线发表于分类科学期刊《Zoological Systematics》上。中国科学院南海海洋研究所研究员邱大俊为论文第一与通讯作者，上海海洋大学教授刘必林为共同合作者之一。1903年德国海洋生物学家 Carl Chun最早在深海发现了幽灵蛸（Vampyroteuthis infernalis），随后不同的科学家把其定名为不同的名称。1939年Grace E. Pickford把这10个不同定名的生物中归为一个种类，即幽灵蛸。直到到不久之前，幽灵蛸目只有一个现存物种被大家所认可——幽灵蛸。在分类学上，幽灵蛸属于幽灵蛸目、幽灵蛸科、幽灵蛸属。此物种常生活在热带与亚热带大洋水深600至900米之间，该深度水体中氧气含量很低。2016年9月，在海南岛东南海区800—1000米水深采集到一个类似幽灵蛸的标本（图1），经过其与幽灵蛸形态比对，发现二者在形态上存在着明显的差异，包括尾部的形态、下角质颚的形状、发光器的位置。同时，线粒体COI基因与核基因28S rDNA系统进化分析中呈现出两个遗传距离较大的分支，且具有较高的支持值（图2，3）。在此基础上，将南海采集的标本形态特征与历史报道的10个同物异名种的形态特征进行了系统的比较分析，确认南海采集到的标本与之前报道的同物异名种有着明显的差异。最终，我们确定采集到的标本为幽灵蛸属一个新物种，成为幽灵蛸目已知的第二个现存物种；并定名为拟幽灵蛸（Vampyroteuthis pseudoinfernalis Qiu,Liu & Huang,sp. nov.）。拟幽灵蛸与幽灵蛸二者形态特征的区别：拟幽灵蛸具有尖尾、下角质颚翼宽长、发光器位于鳍与尾尖的中点，而幽灵蛸无尾、下角质颚翼较短、发光器位于鳍与身体末端的三分之一处（表1）。该研究主要由国家自然科学基金项目资助完成。相关论文信息：Dajun Qiu*，BilinLiu，Yupei Guo,W. A.S.W. Lakmini,Yehui Tan,Gang Li,Zhixin Li,Liangmin Huang. Vampyroteuthis pseudoinfernalis sp. nov.:the second extant widespread deep sea squid species of Vampyromorpha (Cephalopoda: Coleoidea). Zoological Systematics 2024. DOI: 10.11865/zs.2024210.文章链接：https://www.zootax.com.cn/EN/10.11865/zs.2024210图1. 拟幽灵蛸（Vampyroteuthis pseudoinfernalis sp. nov.）形态图图2. 基于线粒体 COI 基因序列构建的头足类系统发育树图（黑体为本研究采集到的序列）图3 基于核基因LSU rDNA序列构建的头足类系统发育树图（黑体为本研究采集到的序列）表1. 幽灵蛸与拟幽灵蛸形态特征与分布比较表幽灵蛸Vampyroteuthis infernalis s.s.拟幽灵蛸Vampyroteuthis pseudoinfernalis sp. nov.尾部形态无尾© 2007 MBARI尖尾发光器位置一对发光器位于位于鳍与身体末端的三分之一处。© 2007 MBARI一对发光器位于鳍与尾尖的中点。下角质颚形状下角质颚翼宽短http://tolweb.org/notes/?note_id=5249下角质颚翼宽长分布墨西哥湾、西北大西洋、南太平洋、北太平洋、印度洋。南海、北太平洋、墨西哥湾、北大西洋、佛得角群岛。参考文献Lu & Ickeringill,2002;Young,2019;http://tolweb.org/notes/?note_id=5249.本研究

2024-07-11

华南植物园揭示热浪下植物叶片损伤的生理生态基础

面对不断加剧的全球气候变暖趋势，联合国秘书长安东尼奥·古特雷斯在2023年7月举行的联合国气候问题新闻发布会的开幕致辞中称：“全球变暖的时代已经结束，全球沸腾的时代已经来临！”。近些年我们也直观的感受到高温热浪事件频率和强度的增加，这不仅影响了人类的生产和生活，同时也严重影响了植物的生长和存活。尤其在城市环境中，由于受“热岛效应”的影响，城市植物对高温热浪事件的响应更加敏感。然而，植物在自然高温热浪事件下叶片损伤的生理生态基础仍不明晰。2022年夏天，我国多地经历了持续近两个月的高温，特别是长江沿岸多座城市的气温超过了高温阈值或历史极值。因此，准确评估植物的耐热性对于预测其在热胁迫下的生存能力以及选择耐热物种至关重要。中国科学院华南植物园生态中心植物生理生态研究组（PI叶清研究员）科研人员，实地测定了长江沿岸五个城市100多种木本植物的叶片损伤率、叶片耐热指标和叶片经济性状。研究发现植物叶片习性影响光合耐热性。通过对比常绿树种和落叶树种，发现叶片构建成本较高的常绿树种耐热性高于落叶树种（图1），并指出落叶树种可能采取部分落叶的“避热”策略以保证在高温热浪事件下的存活。同时，叶片热敏感性与自然条件下叶片损伤率的显著相关性，提供了一个预测热浪下植物叶片损伤情况的潜在指标（图2）。目前的研究从叶片光合耐热性和叶经济谱的角度探讨了自然高温热浪事件下叶片损伤的生理生态基础，未来的研究还需考虑更多的生理性状，以更全面理解植物对高温热浪的响应与适应机制。相关研究成果已近期发表在国际学术期刊Functional Ecology（封面文章）和Science of the Total Environment上。华南植物园硕士研究生张浩萍、博士后宁秋蕊分别为论文的第一作者，刘慧副研究员为论文的通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、中国博士后科学基金等项目资助。论文链接：https://doi.org/10.1111/1365-2435.14562https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.170022 图1. 常绿树种与落叶树种基于18个功能性状的主成分分析图2. 极端高温事件下植物叶片损伤情况及与耐热性的相关性(a)-(d)高温热浪事件下野外叶片损伤图片；(e) 131个物种叶片耐热相关指标与叶片损伤的相关性。

2024-07-10