海洋前沿（20210101）
HAPPY NEW YEAR
2021
“不盛开”的海百合
图/美国国家海洋和大气管理局海洋勘探和研究办公室
在2019年美国东南部深海探险的第四次潜水中，科学家们发现这种有着大量触角的海百合类动物蜷缩在一根珊瑚茎上，它们的触角并不伸展开来引起研究者们更多地了解深海珊瑚和海绵栖息地的兴趣。
1.科学家发现有记录以来最“长寿”的热带珊瑚鱼
科学家们在西澳大利亚海岸发现的一条81岁的子夜笛鲷改写了有记录以来最“长寿”的热带珊瑚鱼记录。科学家们一直在试图了解热带珊瑚礁鱼类“长寿”的秘密，澳大利亚海洋学研究所的研究人员在西澳大利亚州海岸附近4个地点和印度洋中部的查戈斯群岛附近抽样调查了热带鱼的生长情况，共发现11条年龄超过60岁的鱼。
在西澳大利亚州西北部一处名为罗利沙洲的珊瑚礁海域，研究人员发现了这条年龄高达81岁的子夜笛鲷和一条79岁的红鲈鱼。确定一条鱼的年龄就像计算一棵树的年龄。鱼的耳骨（耳石）有生长带，科学家可以通过鱼类的耳骨鉴定其准确的年龄。
一条鱼能在珊瑚礁上生活80年，实在是一件不可思议的事情。领衔这项研究的Taylor表示，当地对海洋资源的保护和限制捕捞是这些鱼能够长寿的原因之一。希望这项研究可以有助于气候变化下的鱼类管理决策。
2.地球最初的生命如何应对最大的威胁——水
全球变暖途径日益清晰
图/Science科学
生命依赖于水，但水也能分解DNA和其他关键分子。那么，最早的细胞如何解决这一悖论？2021年2月18日，美国国家航空航天局（NASA）将有一艘飞船进入火星的大气层，它将启动着陆系统和空中吊装机动结构，将名为“毅力号”的六轮漫游车降落到火星表面。如果一切顺利，这台火星车将着陆在耶泽罗撞击坑，这是一个靠近火星赤道、宽45千米的陨石坑，可能曾经是一个液态水湖泊。
英国剑桥大学的研究者约翰·萨瑟兰特别关注毅力号的进展。他之所以对这个陨石坑感兴趣，是因为它很契合他关于火星和地球上生命起源的观点。尽管长期以来，许多科学家都推测最早的生物细胞来自海洋，但最近的研究表明，生命的关键分子及其核心转变过程，只能发生在像耶泽罗撞击坑这样的地方，即一个由溪流构成的相对较浅的水体。
若干研究表明，生命的基础化学物质需要太阳光的紫外线辐射才能形成，其所处的水环境有时必须高度浓缩，甚至完全干燥。在室内实验中，萨瑟兰和其他科学家通过温和加热简单的碳基化学物质，使它们经受紫外线辐射并时不时加以干燥，制造出了DNA、蛋白质和细胞的其他关键成分。化学家还从未在模拟海水的条件下合成如此多样的生物分子。
新出现的证据使许多研究人员放弃了生命出现于海洋的观点，转而关注陆地环境，主要是那些干湿交替的地方。当然，并不是所有科学家都改变了看法，但是支持陆地起源观点的科学家表示，该观点为一个长期以来的悖论——尽管水是生命的必要条件，但它也会破坏生命的核心组成部分提供了解决方案。
3.《Nature》公布2020年十大科学发现之南极上空臭氧层的修复使高速气流停止漂移
图/Science科学
20世纪80年代中期，科学家在南极上空发现了春季大气臭氧层空洞，这揭示了人类制造的臭氧消耗物质对大气层的威胁。位于海拔10到20千米处的南极臭氧层空洞也影响了南半球大气环流，进而影响地表的气候。最明显的一个趋势是，夏季的高速气流开始向极地移动。高速气流是行星尺度的大气环流现象，地球上有数条环绕的高速气流带。
1987年的《蒙特利尔议定书》及其随后的修正案禁止了臭氧消耗物质的生产和使用。因此，大气中臭氧消耗物质浓度正在下降，臭氧层已经出现初步的恢复迹象。Banerjee等人的研究指出，自臭氧层开始恢复以来，空洞相关的环流效应已经停止。以前曾有人注意到这种环流效应停止的趋势，但Banerjee等人首次正式将其归因于《蒙特利尔议定书》的影响。
4.深海冷泉有机碳来源的新机制
冷泉通常指富含甲烷等碳氢化合物的流体从海底沉积物界面下渗漏或喷涌的区域，被誉为深海生命的绿洲，微生物、贻贝等生物以冷泉喷发物作为能量来源大量繁殖。由甲烷厌氧氧化古菌（ANME）和硫酸盐还原细菌（SRB）介导的甲烷厌氧氧化过程（AOM）是支撑整个冷泉生态系统的主要能量来源，也是目前已知能够维持生命的低能量极限反应过程之一。
甲烷厌氧氧化过程每年消耗约4亿吨甲烷，屏蔽了海底约90%的甲烷释放，深刻影响了深海碳循环和全球气候变化。在传统的认知中，甲烷厌氧氧化过程将甲烷转化为无机碳，以此作为深海冷泉生态系统的主要能量来源。然而，冷泉生态系统存在大量的异养微生物，其生长所需要的有机碳来源一直是未解之谜。
针对这一科学难题，上海交通大学张宇团队在《Nature Communications》发表文章，提出了冷泉碳循环的新模型：ANME古菌将甲烷厌氧氧化为无机碳的同时产生有机碳，为生态系统中的异养微生物提供碳源。ANME古菌消耗的甲烷中有3~25%没有被完全氧化成二氧化碳，而是转化为乙酸或者其他的有机物。在深海冷泉环境中，由于高的甲烷分压，甲烷转化为有机碳不再是一个耗能反应，使得这一生物过程可持续。这一新发现的有机碳的产生过程对准确评估深海的碳储库、解析冷泉生态系统的形成机制，都具有重要意义。
5.珊瑚与共生藻类的关系变化帮助白化珊瑚恢复
2015-2016年厄尔尼诺现象期间珊瑚群落的变化（健康-白化-恢复）
图/Nature自然科研
气候变化造成的海洋热浪越来越频繁，对世界上的珊瑚礁构成了严重威胁。气候变暖导致珊瑚将生活在其组织内提供营养的共生藻类排出，这将导致珊瑚白化，使珊瑚更容易受到饥饿、疾病和死亡的影响。虽然有些藻类跟共生藻类相比能让珊瑚更耐高温，但以前的研究表明，白化珊瑚需要水温恢复正常，才能重新获得藻类并恢复。
加拿大维多利亚大学的Julia Baum及其同事在2015年至2016年热带海洋热浪期间研究了太平洋基里蒂马蒂环礁的珊瑚。该环礁一端是村庄和基础设施，另一端则几乎没有人类干扰。
热浪来临前，环礁“受干扰”一端的珊瑚寄居着耐高温的藻类，而受干扰较少地区的珊瑚则含有对热敏感的共生体。热浪持续两个月后，以耐热藻类为主的珊瑚，如预期的那样，白化的可能性较小。一些包含对热敏感藻类的珊瑚虽然白化，但在海水温暖的时候又意外地恢复了。
这种效果以前从未有过记录，而且只在没有强烈本地干扰的地区观察到，这似乎是因为珊瑚将热敏藻类排出，以更耐高温的物种取而代之。该研究表明，珊瑚可能有多种途径在长期热浪中生存下来，它们有可能能够抵御白化或从白化中恢复过来，而这些途径受其共生关系的影响。这有助于我们在未来的长期热浪中更好地管理珊瑚礁。
6.科学家在海洋环境中发现首个驯化另一种动物的动物
人们认为，大约在15000年前，人类首先驯化了狼以此来帮助捕猎。而在接下来的几千年里，人类又增加了山羊、猪、绵羊和牛作为食物和材料。而人类所吃的几乎每一种植物都跟它们原来的野生同类完全不同，植物在人类手中经过数千年的磨练变得更大、更耐寒、更美味、更有营养或更容易种植、收获和食用。
截止目前，已知的唯一一种能驯化其他物种的生物是昆虫，例如蚂蚁饲养蚜虫以保护它们免受捕食者的伤害，但这种行为从未在其他脊椎动物中被看到过。然而，在伯利兹的珊瑚礁考察中，由格里菲斯大学和迪肯大学的研究人员领导的一个小组发现，长鳍雀鲷似乎已经驯化了糠虾。
众所周知，雀鲷会养殖藻类作为食物。现在看起来它们似乎还会利用糠虾的粪便作为肥料来帮助这些植物的生长。作为回报，这些虾也会得到一个安全的生存场所，雀鲷会赶走任何游得太近的糠虾捕食者。
科学家们通过一系列实地测试和实验室测试证实了这一想法。他们发现，事实上，这些虾是被雀鲷的气味吸引而来，同时，这也在帮助它们积极地避开捕食者的气味。