日本的Nippon Foundation和英国的Nekton2023年4月发起的“海洋普查计划”（Ocean Census）项目，希望在未来十年内能确定10万个未知物种，以便科学家可以更好地了解和保护深海生态系统。该计划汇集了250多个研究所和40个国际组织的研究人员，包括大学、博物馆、政府、企业、民间社会和慈善机构。高分辨率的水下成像、机器学习和Edna技术的进步将有助于加速发现新生物种的速度和规模，目前已经开展了多项发现海洋生物的重大探险活动，包括北极、中太平洋和东太平洋、大西洋（马卡罗尼亚-加那利群岛）和南太平洋，发现了数百个新物种。 查看详细>>

丰年虾（Artemia）是一种小型甲壳动物，可以在钠浓度高达25%的环境中茁壮成长（超过典型海洋海水的八倍以上）。它们在内陆盐湖中非常丰富，盐蝇幼虫是已知的唯一其他生物。 这种虫能够忍受一些最恶劣环境的机制尚不清楚。先前已知的适应性特征包括一层紧密的保护层（外皮），以避免水分流失，并通过幼虫颈部或成体游泳附肢中的专门的盐腺大量排出钠（Na+）和氯（Cl-）离子。 盐腺内层是一种离子传递组织，在这种组织中，大多数离子的传递是由钠-钾ATP酶（NKA）提供动力的，这是所有动物中都存在的一种必不可少的蛋白泵，由α（α）和β（β）亚基组成。大多数已知的NKA变体在交换两个钾（K+）离子的同时将三个钠（Na+）离子排出细胞。然后，NKA建立的Na+梯度由细胞膜中的其他蛋白用于运输其他物质。一种丰年虾NKAα亚单位变体在盐度升高时大幅增加。在盐度达到甚至盐蝇幼虫无法生存的水平时，这种上调是极端的。 为了更好地了解这种变体为丰年虾在极端盐度中生存的能力提供的优势，德克萨斯大学的研究团队研究了盐度引起的倾覆的影响以及上调的NKA变体的结构和功能。这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上。 在进行结构-功能研究之前，研究人员发现丰年虾有三个α变体（而不是先前已知的两个）和两个β变体（而不是一个）。α亚单位包含NKA功能所需的大多数蛋白组分，而β对于NKA达到负责适当功能的负离子膜的负载是必需的。上调的NKA亚单位被称为α2KK，因为它有两个氨基酸替代，其中赖氨酸（由单字母代码K表示的带电氨基酸）替代了钠和钾离子在运输过程中结合的区域中的天冬酰胺。 研究团队能够解析α2KK的结构，揭示了两个NKA-alpha2KK赖氨酸的排列方式，这使它们能够改变每个循环中泵传输的Na+和K+离子的数量。然后，他们表明含有双赖氨酸的NKA行为类似于α2KK，然后证明这些含有赖氨酸的NKA变体的传输具有不同的化学计量法：每个循环的Na+对应于2个K+，而不是Na+对应于2个K+。 这种独特的化学计量法意味着这种特殊的NKA变体与常规NKAs相比，使用的能量更多，用于传输Na+和K+。研究人员表示，理解其重要性的一种方式是将梯度视为高度，将钠离子视为需要提升到该高度的砖块。 你可能能够一次从地板上提起三块砖，但可能只能将它们提起几英寸。如果需要将它们从地板提高六英尺，一种解决方案可能是将单个砖块分三次提起。另一个类比可能是在上坡时需要降低汽车的齿轮，以速度换取功率，并使用更多的汽油来移动。 换句话说，当动物生活在极端盐度时，参数变化的速率超过某个临界值，系统可能会在相对较短的时间内以大规模灭绝的方式崩溃。 查看详细>>

战争时期的核爆炸会使海洋的化学成分发生变化，这种变化将持续数千年。例如，美国和法国在太平洋进行的核试验杀死了数千条鱼类，并在该地区减少了生物多样性。但这些试验还产生了另一种后果，其使碳-14定年变得困难。奥胡斯大学的研究人员试图找到一种解决这些问题的方法。他们的研究发表在《地质年代学》杂志上。 研究人员表示，目前无法校准发现于海洋沉积物中的化石化动植物的碳-14年龄。核试验在大气中产生了大量的碳-14，慢慢被吸收到海洋中。尽管大气很快恢复了某种平衡，但海洋需要数百甚至数千年才能做到同样的事情。 核试验不是碳-14在海洋中年龄变化的唯一原因。人类排放的二氧化碳也改变了平衡，但方向相反。关于过去气候和海洋环境的知识最重要的来源之一是沉积物样品。就像研究人员从冰层中取出冰芯来研究过去的气候一样，该研究使用来自海底的岩心。岩心的不同层中充满了微化石和有机物，可以揭示过去海洋的情况。但为了利用从海底拉出的岩心中储存的知识，研究人员需要知道这些层是何时形成的。而这就是碳-14介入的地方。他们需要来自主要人类干扰之前的时期的已知年龄的材料。早期的极地探险可以提供相关样本，使他们能够测试核试验之前海洋中的碳-14水平，还更多地了解了当地的变化。 研究人员指出，新的计算将使对过去海洋气候的研究更加准确。如果我们要预测气候变化将如何影响未来的海洋，这一知识至关重要。所以，保存旧博物馆的藏品样本对于长期研究非常重要，它们可能今天并不那么重要，但可能在未来变得重要。 查看详细>>

《地球物理研究快报》（Geophysical Research Letters）发表的一项新研究发现，发生在热带地区（赤道北纬23°/南纬23°）的火山爆发与过去100万年印度洋全球尺度气候周期的突然中断有关。研究发现，厄尔尼诺南方涛动（ENSO）和印度洋偶极子（IOD）是海洋-大气的气候交互作用，在恢复到火山爆发前的基线水平之前，它们会被扰乱近十年，而且这种影响会随着火山爆发强度的增加而加剧。 IOD的出现是由于海面温度的东西反差，印度洋东部的温度比正常温度低，而西部的温度比正常温度高。在正相位时，邻近地区的气温、降水和风型会发生很大变化，东非通常会出现洪水，东亚和澳大利亚则会出现干旱。在负的IOD阶段，这些情况会发生逆转。来自美国麻省理工学院和伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）的科研人员利用通用地球系统模型——过去千年集合模式试验（CESM-LME）和一些历史上最大火山爆发的输入数据进行了模拟建模，包括萨马拉斯火山（1258年）、库瓦埃火山（1452年）、坦博拉火山（1815年）、瓦伊纳普蒂娜火山（1600年）和皮纳图博火山（1991年）。 他们认为，热带地区强烈的火山喷发会在喷发年引起负IOD，并在第二年引起正IOD，其影响之大足以超过在火山喷发后热带地区观测到的普遍降温趋势。这些正负IOD异常现象在火山爆发后持续了7~8年，然后信号才恢复到火山爆发前的状态。这一模式还受到另一个同时出现的气候周期——年代际太平洋涛动（IPO）阶段的影响，该周期持续20~30年，发生在横跨两个半球的更大范围内。在正涛动期，热带太平洋较暖，北部地区较冷，负涛动期则相反。 研究人员发现，负IPO阶段会导致更强的负IOD，而正IPO/IOD也是如此，因此IPO期间热带太平洋海面温度是影响初始IOD响应强度的关键因素。同时，ENSO（太平洋海面温度变化高达3°C，并导致气候转变）与大型热带火山爆发后的厄尔尼诺变暖相对应，尤其是在火山爆发后第一年的寒冷冬季（12~2月），此后则以拉尼娜现象为主。这可能是由于非洲和印度洋海陆之间的温度梯度增大，影响了西风信风，以及东太平洋的上涌冷水区域。研究还发现，ENSO反应比正IOD反应滞后2个月。同时，模拟发现负IOD与爆发后3~5年的强拉尼娜现象相吻合。 影响海面温度并进而影响气候响应的另一个因素是印度洋和太平洋中的温跃层（突然出现的温度梯度）深度。在正IPO条件下发生的火山爆发，印度洋—太平洋暖池区域的热层较浅，而西印度洋和东太平洋的热层较深，反之亦然；在负IPO条件下发生的火山爆发，印度洋—太平洋暖池区域的热层较浅，而西印度洋和东太平洋的热层较深。在前一种情况下，东印度洋的温跃层变浅，从而减弱了海面温度梯度，因此中和了大暴发后的IOD。而在后一种温跃层条件下，海面温度梯度增强，这为印度洋海盆在大爆发后出现更强的负IPO事件提供了先决条件。这些影响在事件发生后的第一年最为突出，之后逐渐减弱。 同样重要的是要注意火山爆发的时间，发生在北方春季（3~5月）的火山爆发最有可能影响同年的IOD/ENSO反应，而发生在晚些时候的火山爆发可能会延迟或更多地中和对气候的影响。除了影响气候，火山爆发释放的气溶胶还会影响全球辐射强迫，即进入和流出太阳辐射之间的平衡。这导致火山爆发后的大气降温可能持续数月或数年，因此对IOD/ENSO的强迫必须很强，才能抵消温度降低的影响。这些发现对于易发生火山爆发的地区进行风险评估和应对由此产生的极端气候事件非常重要，可能有助于减轻对环境和当地社区的一些影响。 查看详细>>