渔业科技前沿

小水样可以找到大动物

科学家利用一种新兴的基因工具分析水样中的DNA，来检测纽约水域中的鲸和海豚。

环境DNA技术（eDNA）可用于寻找野生动物留下的微量遗传物质痕迹。来自加州大学、纽约大学、野生动物保护协会和哥伦比亚大学的科学家们近期发表了他们的研究结果。科学家们表示，eDNA可以用来补充其他定位鲸和海豚的方法，比如目视观察和声学监测，eDNA探测是迄今为止最有希望从海洋中探测鲸和海豚的方法之一。

该研究的主要完成人，加州大学的ELIZABETH ALTER博士表示，确定鲸类和其他受到威胁的海洋动物如何利用沿海栖息地，对有效保护他们至关重要。通过将eDNA数据与调查数据结合，有可能更清楚地了解如何将该工具用于管理和保护环境，以监测大型海洋生态系统中受保护的物种。除了发现鲸和海豚，这项技术还探测到了该地区出现的被鲸和海豚捕食的鱼类。这项技术最终可能被用于识别单个物种。

纽约水族馆资深科学家，该研究参与者HOWARD C.ROSENBAUM博士表示，通过新技术的创新和应用，如eDNA，进而更好地了解鲸、海豚和他们猎物的分布，这很重要，尤其是人类活动增加会使部分栖息地受到严重的潜在影响。随着时间的推移，eDNA信号会下降到较低的水平，需要更多的研究来了解海洋条件等因素如何影响eDNA信号的寿命。尽管有迹象表明，许多种类鲸的数量有望恢复，但仍面临着一系列现代威胁，如船舶撞击、渔网缠绕和海洋噪音等。eDNA等新兴技术的使用，可以为鲸及他们栖息地周围猎物的分布情况提供新的见解。eDNA在保护工作中已广泛使用，如在玻利维亚的亚马孙河以及包括珠穆朗玛峰在内的地球上最崎岖的地区，都发现了极度濒危的野生动物。

杨林林译自WCS：Small water samples can find really big animals，Science Daily，2022-03-01

大型哺乳动物可以帮助缓解和适应气候变化

当提到通过吸收碳来帮助缓解气候变化的影响时，人们通常会想到植物而不是动物。发表在《当代生物学》（Current Biology）杂志上的一项新研究正在探索大型野生动物在恢复生态系统和对抗气候变化方面的作用。

牛津大学环境变化研究所的YADVINDER MALHI教授表示，从事保护工作通常是关注树木和碳，或者大型哺乳动物的保护。这项研究着眼于是否有可能使这些目标保持一致，即在什么样的背景下，保护和恢复大型野生动物能够帮助人们应对和适应气候变化。研究人员强调了大象、犀牛、长颈鹿、鲸鱼、野牛和驼鹿等大型哺乳动物在缓解气候变化方面最有潜力的3个关键点：碳储量、反射率（表面反射太阳辐射的能力）和防野火。当他们吃草时，会散播种子，清理植被，并给土壤施肥，这有助于建立更复杂、更有弹性的生态系统。这些活动可以保持和增加土壤、植物根系和地上部分的碳储量，有助于减少大气中的二氧化碳。当大型哺乳动物吃草和践踏植被时，栖息地会改变，从茂密的灌木和树木变成草地、灌木或树木的开放混合物，在极地则会将被积雪覆盖的地面暴露出来。改变后的栖息地往往颜色更浅（反射率更高），将更多的太阳辐射反射到大气中，使地球表面变冷，而不是吸收太阳辐射并使地球表面变暖。2021年，全球野火造成的二氧化碳排放量达到历史新高。当发生野火时，储存在树木和植被中的碳会以温室气体的形式释放到大气中。大象、犀牛、斑马和其他大型食草动物可以减少发生野火的风险，因为他们会啃食原本会加剧野火的木质植被，践踏出小径，在植被中开辟出作为防火屏障的缝隙。

科学家们还研究了如何保护和恢复大型野生动物，以支持应对气候变化，并发现了几个可以“双赢”的动物。在温带、热带和亚热带草原生态系统中，大型野生动物可以减少森林和丛林火灾，增加反射率，并帮助保留植被和土壤中的碳。保护大型野生动物及其在这些复杂生态系统中的作用，可以支持当地的生物多样性和生态抗逆性。牛津大学植物科学系的TONYA LANDER博士表示，动物也可以通过将植被多样化和增加栖息地的异质性来帮助当地适应气候变化。物种和微生境的多样化可以使整个生态系统更能抵御气候变化，更容易在经历与气候相关的干扰后恢复到稳定状态，或在不断变化的气候中找到新的稳定状态。

当大型食草动物出现在冻原生态系统中时，他们有助于抑制木本植物的入侵，保护当地的开花植物和草类，并将更多的地面暴露在冷空气中。这种暴露保持了永久冻土，并阻止了土壤中的碳释放到大气中。将野牛和其他动物重新驯化到北极冻原的项目证明，其可以在当地保护和适应气候变化方面发挥重要作用。在海洋生态系统中，鲸和其他大型动物给浮游植物施肥。据估计，浮游植物每年可捕获370×108t二氧化碳，并可能向空气中释放微粒，这些微粒有助于形成云层，并将阳光反射到大气中。大型陆生和海洋食肉动物也通过影响食草动物的数量和行为来影响这些过程。

杨林林译自UK：Large mammals can help climate change mitigation and adaptation，Science Daily，2022-03-09

海洋生物适应气候变化可能会付出隐性代价

假设可以观察20代鲸鱼或鲨鱼适应气候变化的过程，并测量他们如何进化，以及随着温度和二氧化碳水平的上升，观察他们的生物特性如何变化，科学家们就可以了解海洋生物对一个更温暖的世界有多大的适应能力。但这需要数百年的时间，对于试图理解当今全球变暖的科学家或政策制定者来说，并不现实。相反，可以考虑一下桡足类动物的纺缍水蚤（Acartia tonsa）。这是一种微小而卑微的海洋生物，位于食物网的底部。他们可以在大约20天内繁殖、成熟并创造出新一代。桡足类动物大约一年内可经历20代。

由佛蒙特大学生物学家MELISSA PESPENI和博士后REID BRENNAN领导的6名科学家团队在其开创性的实验中，将数千只桡足类动物暴露在高温和高二氧化碳水平下繁殖了20代。然后他们取出其中一些桡足类动物，并将他们放回到基线条件，即第1代开始时的温度和二氧化碳水平，就像如今的海洋条件。然后他们再继续观察3代。该研究结果发表在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上。PESPENI表示，研究结果显示海洋生命可以应对气候变化的复杂性。

该结论来自于团队的观察，即桡足类动物并没有在气候变化的条件下死亡。相反，他们持续存在，甚至茁壮成长。来自佛蒙特大学、康涅狄格大学、德国赫姆霍尔兹海洋研究中心和科罗拉多大学博尔德分校的科学家们记录了桡足类动物基因的许多变化。这些变化与他们如何应对热应激、酸性水中的骨骼生长、产生能量等过程有关。这表明，利用自然种群中存在的变异，这些生物的基因构成有能力适应、繁殖20代以上，并进化以保持他们在急剧变化的环境中的适应能力。该小组的观察结果支持了这样一种观点，即桡足类这种分布全球的、被许多具有重要商业价值的鱼类所摄食的小型甲壳类动物，能够适应人类使用化石燃料导致的前所未有的海洋变暖和酸化。

PESPENI表示，这种复杂性也是一个警告。基于研究小组对回到基线条件下的桡足类的观察，这些生物揭示了前20代适应环境过程中的隐藏代价。这种帮助桡足类动物进化了20多代的灵活性——科学家们称之为“表型可塑性”，在他们被放回到以前的良性环境时降低了。从某种意义上说，“回家”后，桡足类动物的健康状况变差，繁殖的数量也减少了。经过3代之后，他们能够重新进化到他们祖先的状态，但他们已经失去了忍受有限食物供应的能力，对其他新形式压力的恢复能力也减弱了。如果桡足类或其他生物必须走这条适应之路，用一部分基因变异来应对气候变化，他们是否能够忍受一些新的环境压力或环境中的一些其他变化？桡足类是被预测能够快速适应气候变化的众多物种之一，这项由美国国家科学基金会支持的新研究支持了这一观点。

杨林林译自USA：Ocean life may adapt to climate change，but with hidden costs，Science Daily，2022-03-22

科学家推出首个生物遥测鱼类健康追踪器

美国太平洋西北国家实验室发明了一种微型、可植入的健康追踪器，揭示了有关鱼类健康和行为的新信息。与“Fitbit for fish”一样，这种“Lab-on-a-Fish”设备使用了多个传感器，可以无线实时跟踪鱼类的生活经历。这是世界上第一个生物遥感标签，将边缘计算与体内生理（心电图、肌电图）、行为（活动水平、尾拍频率）和周围环境（温度、压力和磁场）的无线传感相结合。Lab-on-a-Fish提供了鱼类保护和水产养殖所需要的信息，以一种高效益的方式来监测鱼类的健康和行为。该研究由机械工程师DANIEL DENG与化学家JIE XIAO领导的电池团队合作。通过外科手术将“Lab-on-a-Fish”生物传感器植入鱼类背鳍附近的皮肤下。当鱼类游动时，无线接收器接收到传感器发出的提示音。一旦启用，该设备可以同时收集有关鱼类的多项数据，包括它的位置、心跳、尾巴摆动、燃烧的卡路里，以及它周围环境的温度、压力和磁场。

起初，DENG和其他科学家开发了Lab-on-a-Fish，以帮助解决水电项目面临的一个共同挑战——鱼类通道。根据法律规定，一些水电设施必须确保洄游鱼类，如鲑鱼，可以绕过水坝，逆流而上，在河流中繁殖。Lab-on-a-Fish不仅可以让科学家监测鱼类是否成功通过，而且还可以确定鱼类在他们的洄游过程中是否遇到了任何物理压力源。如果想知道鱼类承受的压力，需要使用跟踪数据，并将其与详细的环境、健康和行为数据联系起来。DENG表示，这是首次以这种方式整合这些信息。一旦从无线接收器或设备中获取到了数据，一系列机器学习算法可以帮助科学家梳理出所有感兴趣的信息。

杨林林译自USA：Pacific Northwest National Laboratory launches‘first-of-its-kind’biotelemetric fish fitness tracker，FIS，2022-04-07

珊瑚-藻类共生关系有助于珊瑚白化后的恢复

藻类在没有光合作用的情况下能够与珊瑚建立共生关系，这有助于防止珊瑚白化。珊瑚是珊瑚礁和海洋生态系统中的关键物种，但气候变化和海洋变暖导致的珊瑚白化正在杀死他们。加州大学河滨分校的研究人员进行了一项新的研究，旨在阐明如何拯救珊瑚。珊瑚、海葵和水母都属于刺胞动物，他们通过与生活在细胞内的光合藻类建立共生关系来获取一些营养。海洋温度过高导致共生关系破裂，“白化”的珊瑚将藻类排出。如果新的共生不能在几周内开始，珊瑚就会饿死。

这项新的研究发现，虽然藻类的光合作用是共生关系的关键部分，但并不是启动共生关系所必需的。这一发现在分子水平上为刺胞动物和藻类之间鲜为人知的关系增添了新的内容，并为如何在白化事件后启动这两种生物之间的共生关系提供了深入的见解。它还有助于制定一些策略来防止海洋变暖破坏这两种生物之间的共生关系，并拯救世界上剩下的珊瑚。刺胞动物与生活在宿主细胞内的甲藻科共生光合藻类形成互惠共生关系。藻类进行光合作用，把二氧化碳固定成糖，然后把糖给他们的寄主。有些种类的珊瑚完全依赖于藻类共生体提供的食物，如果没有这些食物，他们就会死亡。作为回报，藻类从宿主捕获的猎物那里获得氮和磷等营养物质。光合作用是这种共生关系的关键部分，但尚不清楚这种共生是否可以在没有光合作用的情况下形成。

加州大学河滨分校化学与环境工程助理教授ROBERT JINKERSON和北卡罗莱纳大学夏洛特分校生物科学助理教授TINGTING XIANG，带领一个团队在共生藻类中分离了第一个缺乏光合作用能力的突变体，并利用这些突变体研究藻类与刺胞动物的共生关系。研究小组将突变的藻类引入含有海葵（Exaiptasia pallida）的海水容器中，其中的海葵尚未与任何藻类建立共生关系。仅仅一天之后，即使没有光合作用，海藻也能在海葵的触手中被发现。为了解藻类是否能在没有光合作用的情况下在海葵宿主组织中存活更长的时间，研究人员在避光条件下用突变和非突变的藻类感染海葵，并让他们在黑暗中存活6个月。6个月后，在海葵的组织中仍然可以观察到海藻细胞。虽然能够感染宿主细胞并维持6个月，但这些藻类并没有繁殖。

该小组还测试了其他4种已知与海葵形成共生关系的藻类，发现他们也可以在黑暗中开始共生。随后，JINKERSON、XIANG和他们在日本的同事MASAYUKI HATTA在避光条件下将这种藻类放入一个装有石珊瑚（Acropora tenuis）幼虫的水箱中。藻类在黑暗中成功地感染了珊瑚。出乎意料的是，这种藻类能够在没有光合作用的情况下在珊瑚组织中增殖，这是在海葵中没有观察到的。最后，为了解这种模式是否适用于刺胞动物群体的第三个成员，研究人员将这种藻类在避光条件下添加到一个含有水母（Cassiopea xamachana）水螅体的水族箱中。尽管不像在海葵和珊瑚中那样成功，但海藻再一次感染了水螅体。

海藻在没有光合作用的情况下也可以在珊瑚、水母和海葵等寄主中进行共生。不同的是，没有光合作用的藻类的增殖与否，则取决于特定的寄主-藻类关系。XIANG表示，研究强调了遗传手段在探索刺胞动物-光合藻共生关系方面的力量，提供了一个有希望的平台来回答共生关系中的关键问题，并最终制定策略来拯救珊瑚。光合作用并不是形成共生关系所必需的，这有助于寻找刺胞动物在气候变化中的生存方法。

杨林林译自USA：Discovery about coral-algal symbiosis could help coral reefs recover after bleaching events，Science Daily，2022-05-02

科学家利用DNA对区域海洋微生物进行综合检测

加州大学圣地亚哥分校Scripps海洋研究所、J.Craig Venter研究所和美国国家海洋和大气管理局的科学家们使用遗传学中类似家谱分析的研究工具，评估了加州海岸海洋生物的多样性。这是一项突破性的技术，研究人员能够诊断海洋食物网中影响重要商业鱼类丰度或产生有害藻华的条件。从“DNA宏条形码”收集的信息中，科学家还可以使用环境DNA（eDNA）技术来评估海洋保护地球免受气候变化影响的有效性。该研究结果发表在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上。

该研究的第一作者，Scripps海洋研究所研究生CHASE JAMES表示，这是未来的生态采样方法。这项研究是这种方法在长期生态取样背景下的首次应用。它揭示了当所有隐藏的多样性最终被展示出来时，所能看到的信息。这种评估海洋微生物群落（在特定栖息地中的微小的植物、动物和其他生物的集合）的新方法，极大地提高了科学家对海洋进行诊断的能力。在这项研究中，研究人员能够利用遗传信息来确定控制加利福尼亚海岸附近表层海水中生物数量及其分布的要素。他们发现，营养供应状况对加州洋流中微生物的影响比温度更大。这是用传统方法无法得出的结论。JAMES将这一过程比作扫描杂货店中所有产品的条形码以获得他们的库存信息。

JAMES的指导教师ANDREW ALLEN于2014年启动了这项名为NOAA CalCOFI海洋基因组学项目（NCOG）的工作，从标志性的CalCOFI调查巡航期间收集的水样开始，这是一个自1949年以来Scripps共同管理的季度项目。用两升瓶收集的样本经过过滤，然后冷冻带回实验室。科学家们对这些样本中发现的所有DNA进行了分析，就像商业DNA测试公司识别人们的基因图谱一样，识别样本中的所有微生物。他们还估计了样本中所有已鉴定物种的样本数量。这种方法是对传统技术的改进，如利用光学显微镜对海水中常见的指示物种进行指标（如水中的叶绿素含量）测量。与DNA宏条形码相比，这些传统方法只是提供了生命生活在哪里的大致信息。DNA宏条形码可以更精确地识别物种，并在同等条件下获得更多的数据。

CalCOFI成立于第二次世界大战后，旨在帮助管理人员和渔业从业人员了解导致西海岸沙丁鱼数量突然减少的原因。项目成员每季度在海岸附近的一系列站点进行巡航。在那里，科学家们重复一系列物理和生物地球化学测量来揭示生态条件。从这些调查中，科学家们收集到了世界上无与伦比的海洋环境历史资料。有趣的是，70年前，CalCOFI甚至无法想象可以仅对两升海水进行采样即获得海洋微生物群落的全面数据。这项研究未来的一个主要目标是实现CalCOFI设定的最初目标，即了解驱动区域渔业成功和失败的过程。这项前沿研究可能会被用来回答70年前的问题。

杨林林译自USA：Comprehensive regional diagnostic of microbial ocean life using DNA testing，Science Daily，2022-05-04

快速繁殖的海胆为遗传研究提供了新的模式

许多人可能没有意识到，在生物学研究中，不起眼的海胆是一个“巨人”。来自日本的研究人员发现，海胆可以帮助生物研究走得比以往任何时候都远。筑波大学的研究人员近期发表于《发育、生长与分化》（Development，Growth and Differentiation）杂志上的一项研究透露，一种特殊的海胆可能会成为游戏规则的改变者，为遗传研究开辟新途径。

海胆作为理解生物系统运作的模式物种已经有100多年的历史了。这种生物被用于了解生物现象背后的机制，从基因调控网络到参与细胞周期的蛋白质。然而，有一个问题是，目前使用的模式物种需要2年时间才能达到生殖成熟，这使得他们不适合被用来进行遗传研究。该研究的主要完成人SHUNSUKE YAGUCHI教授表示，为了能够研究海胆的遗传学，需要找到繁殖周期较短的物种，或加快当前模式物种的繁殖周期。在他们的研究中，寻找的是繁殖周期短的物种。研究人员将芮氏刻肋海胆（Temnopleurus reevesii）确定为候选物种，因为它只需要6个月就能产生下一代，而且在20°C以上的温度条件下，可以全年不间断地收集卵子和精子。大多数其他海胆没有这些特征，这使得该物种在实验室中培养很有用。

研究小组绘制了芮氏刻肋海胆的基因组草图，构建了基因组数据库，数据库中包含了芮氏刻肋海胆和另一种模式海胆——马粪海胆（Hemicentrotus pulcherrimus）的基因组信息。建立这些数据库的目的是提供遗传信息和建立西太平洋海胆遗传数据门户网站。YAGUCHI教授表示，预计这些数据库不仅将对海胆遗传研究做出贡献，还将对进化研究和比较基因组学做出贡献。这项研究的结果为利用芮氏刻肋海胆作为一个新的模式物种在细胞、发育、实验和进化生物学等多个领域的研究提供了可能。此外，研究人员建议，在不久的将来，可发掘另一种海胆物种，作为医学和生命科学的改良模式生物。

杨林林译自Japan：Spines of life：Fast-breeding sea urchin provides new model for genetic research，Science Daily，2022-05-27

历史数据揭示冷水珊瑚如何应对全球变暖

珊瑚会对环境的变化做出反应。热带珊瑚和冷水珊瑚都是如此，其中包括温度、盐度和pH的变化。不来梅大学海洋环境科学中心的研究人员在RODRIGO DA COSTA PORTILHO-RAMOS博士领导的一项研究中，调查了气候变化导致的温度升高如何影响冷水珊瑚。为此，他们详细研究了这些珊瑚在过去2万年中对环境变化的反应。

冷水珊瑚，尤其是欧兰薇雅葵珊瑚（Lophelia pertusa），是复杂珊瑚礁结构的建筑师。他们为深海生物的重要栖息地奠定了基础，深海生物在这些结构中得到了保护和食物。然而，珊瑚礁对环境变化的反应非常敏感。这些因素包括海水变暖、酸化、氧气含量下降和食物供应的变化。例如，由于全球气候变化引起的其中任何一个参数的变化都可能影响整个珊瑚礁的健康。因此，准确了解这些珊瑚礁生态系统对环境变化的反应很重要，这有助于在未来更有效地保护他们。

PORTILHO-RAMOS博士和他的同事们研究了北大西洋和地中海6个冷水珊瑚位置的沉积物，以确定可能引发冷水珊瑚死亡和随后繁殖的关键参数。这些沉积物中储存着能够洞悉过去环境状况的信息。这些信息使研究人员能够确定冷水珊瑚何时以及为什么会繁荣。研究人员指出，研究结果还可以用来展示珊瑚可能如何应对未来的气候变化。该研究分析了过去2万年中最重要的环境因素的变化，即自上个冰期以来全球普遍变暖的时期，并将他们与冷水珊瑚的出现进行了比较。PORTILHO-RAMOS表示，回顾过去，可以了解欧兰薇雅葵珊瑚对环境变化的反应。当食物供应或水中含氧量发生变化时，珊瑚就会消失或返回某个地区。冷水珊瑚以微小的浮游生物和其他由洋流输送的颗粒为食。海水的温度和盐度对冷水珊瑚的死亡率和增殖几乎没有影响。正如PORTILHO-RAMOS指出的那样，食物供应和氧气供应是决定冷水珊瑚生死的主要因素。目前还不清楚海洋酸化在长期内会产生什么样的影响，因为古海洋学没有这一参数指标。

作为生态系统的“工程师”，冷水珊瑚对深海生物多样性热点的形成做出了重大贡献。基于他们对食物网和营养循环的影响、作为鱼类育幼场的作用以及丰富的生物多样性，冷水珊瑚礁为生态系统提供了重要的服务。为了能在未来气候变化的影响下继续提供这些服务，本研究结果为此类深海生态系统管理奠定了重要基础和重大贡献。

杨林林译自German：Lessons from the past：How cold-water corals respond to global warming，Science Daily，2022-06-07

气候变化改变日本热带鱼的分布模式

一项新的研究预测了全球气候变化将如何影响日本的热带鱼物种。随着海水温度上升，6种热带鱼将向北扩展到日本沿岸的温带地区。

气候变化导致温带沿海水域变暖，影响了生活在那里的海洋物种的数量、分布和类型。在过去100年里，日本沿海地区的水温上升了1.16℃，约是全球平均水平0.56℃的2倍。热带化，即来自热带水域的物种增加，将在许多方面影响人类。例如，有毒有害物种数量的增加可能对渔业和休闲活动有害，增加了游泳时中毒或受伤的风险。草食性鱼类数量的增加会导致海草和海藻床的减少，从而减少碳的吸收。另一方面，热带珊瑚礁鱼类数量的增加可以吸引游客，并为水族鱼的贸易和环境教育提供机会。

北海道大学海洋生态学家KENJI SUDO解释说，目前对亚洲海洋生态系统将如何应对气候变化的了解有限，尤其是对沿海鱼类。科学家们开发了一个模型来预测日本的热带鱼将如何对不断变化的环境条件做出反应。北海道研究人员从生活在日本水域的4 500种鱼类中选择了6种热带鱼。他们选择的物种代表了一系列对人类不同的影响，并有详细的数据记录。他们研究了2种有毒有害鱼类（拟态革鲀Aluterus scriptus和突额鹦嘴鱼Scarus ovifrons）；2种草食性鱼类（南方舵鱼Kyphosus bigibbus和褐蓝子鱼Siganus fuscescens）以及2种热带珊瑚礁鱼（白条双锯鱼Amphiprion frenatus和丝蝴蝶鱼Chaetodon auriga）。研究人员利用公开的分布数据和数值模型来估计在不同的气候变化情景下，这6种鱼类未来栖息地可能会发生的变化。他们研究了

不同的环境变量对鱼种分布的影响模式，如海表温度、深度、坡度、珊瑚礁面积和海草／海床面积，并利用这些信息来预测未来的变化。他们发现，海表温度是影响所有物种分布的最重要因素。深度、坡度和海草／海藻床对某些物种也很重要。该模型表明，在2种不同的碳排放情景下，预测所有6种热带鱼都将向日本中部和北部扩展。据估计，到21世纪90年代，随着气候严重变暖，他们的栖息地范围将扩大到2000—2018年的1.5倍左右。受日本海沿岸温暖的黑潮和对马海流的影响，预计太平洋沿岸的扩张幅度最大。然而，该模型也表明，可以通过严格的缓解措施将生境范围的变化降至最低。减少温室气体排放的承诺可能会防止未来的热带化。模型可被当地决策者用于编制适宜的气候适应计划。

杨林林译自Japan：Predicting tropical fish patterns in Japan，Science Daily，2022-03-10

“2030年保护30%海洋”的目标不会影响渔业

如果国际自然保护联盟（IUCN）决议50中不分区域的全球海洋空间管理方法可以执行，其中包括到2030年对30%的海洋进行保护，那么保护海洋生物多样性、避免物种灭绝和维护野生捕捞渔业的食品安全都可以同时实现。

发表在《海洋科学前沿》（Frontiers In Marine Science）上的一篇新论文中，来自奥克兰大学和不列颠哥伦比亚大学“我们周围的海洋倡议”（Sea Around Us Initiative）的研究人员提出了一种多目标解决方案。如果实施，既可以保护89%的海洋生物多样性代表区和89%的受威胁物种（约860种），又可以维护提供全球89%渔获量的渔场使用权。解决方案的基础是评估海洋空间的优先级，鉴别生物多样性的热点地区，比如有近1 000个被威胁物种生存的海域或超过2 000个物种被捕捞的渔场。

该研究的参与者MARIA DENG PALOMARES博士表示，研究分析了3种可能的场景，考虑了3个目标。2个场景显示保护30%的海洋不会导致粮食不安全，因为大部分的捕捞活动可以与海洋保护共存。考虑到自2009年以来，超过90%的捕捞量来自近海和大陆架，称之为“情景2”的多目标解决方案采用了一种全球海洋管理方法，为小规模渔业提供资源。在这种情况下，将优先考虑加勒比、墨西哥湾、澳大利亚、红海、地中海和塔斯曼海的一些地区以及西太平洋的各个岛屿，以保护生物多样性和受威胁物种。与此同时，南美洲西部、西非、大西洋东北部、南亚和东南亚以及黄海的一些地区将继续开放给低影响的捕捞，从而平衡其他重要生态地区的渔获量损失。

该研究还比较了在公海与在国家专属经济区保护受威胁物种和生物多样性的效果。他们发现，大多数被研究的受威胁物种，特别是海鸟和标志性的蓝鳍金枪鱼，都生活在远海。因此，有理由在公海扩大海洋保护和渔业管理。该研究的主要作者，奥克兰大学博士研究生TAMLIN JEFFERSON表示，除了濒危物种外，许多生物多样性丰富的地区都位于公海，而那里的渔获量只占全球渔获量的2.5%。再加上公海渔业盈利能力较低的事实，都支持了研究结果，即关闭至少22%的公海渔业的重要性。

研究还表明，在设计全球海洋管理时，将小型手工作业纳入其中的重要性，这样就可以在保护方案中考虑到当地渔民的生计。研究的参与者，奥克兰大学的CAROLYN LUNDQUIST博士表示，研究结果有助于为未来全球海洋空间管理提供信息，提供了海洋保护和渔业利益双赢的解决方案。

杨林林译自Canada：Protecting 30%of the ocean by 2030 would barely impact fisheries Science Daily，2022-03-28

颌包含着鲨鱼命运的关键信息

尽管鲨鱼是食物链顶端强大而重要的一员，但它也面临着一系列的敌人：过度捕捞、栖息地丧失、污染和气候变化，甚至来自人类的恐惧，从而导致一些地区实施了鲨鱼控制计划。几十年来，对鲨鱼的恐惧和迷恋使人们收集鲨鱼的颌。这些博物馆、渔业研究结构和个人收藏的鲨鱼颌骨，为科学家提供了海量信息。

一个国际科学家小组，包括丹麦技术大学的EINAR EG教授，利用从历史上虎鲨颌骨中提取的基因组数据，发现了澳大利亚东南部虎鲨种群消失的证据。消失与当地虎鲨数量的减少有关，可能是正在进行的鲨鱼控制计划造成的。研究表明，虎鲨在有限的地理范围内，如澳大利亚东南海岸，存在有基因隔离的本地群体。这些本地种群很容易受到直接开发作业和鲨鱼控制项目的影响。EINAR EG解释说，通过基因分析，可以更好地了解鲨鱼群体的分布和迁徙，以及他们对人类历史活动的反应。这样就可以更好地在适当的地理尺度上设计适合的管理计划和行动。这不仅是为了鲨鱼，也是为了整个海洋生态系统。鲨鱼是顶级掠食者，他们控制着食物链中其他物种的数量，确保了物种多样性。也就是说，他们对维持生态系统平衡很重要。鲨鱼通常寿命长、繁殖速度慢，健康的鲨鱼群体标志着健康的海洋和生态系统。

在这项新研究之前，人们认为虎鲨没有显示出当地的群体结构。虎鲨群体之间的遗传差异只在大范围内发现，如太平洋和大西洋的虎鲨之间。普遍预测虎鲨种群对局部耗竭的脆弱性较低。因此，在大地理尺度上对该物种进行管理成为人们关注的焦点。仅从获取的样本来看，历史上当地的该群体似乎已经灭绝或大幅减少。这意味着该物种的管理也必须关注区域的开发模式，以保护当地群体和物种的整体生物多样性。EINAR EG指出了基因研究的关键，物种内的遗传多样性是推动未来进化和适应环境（如气候变化）的基础。没有历史遗传／基因组数据，就没有办法评估一个物种内遗传多样性的损失。

关于鲨鱼控制项目对鲨鱼数量的影响，一个显而易见的问题：一个人在澳大利亚或南非游泳到底应该有多害怕鲨鱼？2021年，全球共发生73起鲨鱼无故咬伤事件，其中11人死亡。大多数袭击都与冲浪运动有关。澳大利亚有3人死亡，南非有1人死亡。因此，被鲨鱼攻击和杀死的可能性几乎不存在。

随着气候变化导致海洋温度上升，一些研究人员表示，未来可能会看到大型鲨鱼进入丹麦／欧洲水域。然而EINAR EG强调，尽管温度条件的变化可能会使更多的大鲨鱼出现在丹麦／欧洲水域，但许多其他因素也决定了一个物种的分布。比如地中海非常适合大型鲨鱼，但在那里看不到大白鲨、虎鲨和灰鲭鲨的大规模出现。即使他们出现，也不太可能导致游泳者和鲨鱼的冲突，如2021年欧洲没有鲨鱼咬伤的报告。

在全球范围内，虎鲨濒临灭绝。根据EINAR EG教授的报告，重要物种在一些地区显著减少，而在世界其他地区的情况还不错。人们需要从概念上改变虎鲨的管理，从单一物种的观念转变到当地群体方面。例如，拯救全球种群必须通过保护和适当管理当地群体。现在，通过时间序列的遗传数据，可以研究人为压力对海洋物种遗传的影响，进而改善管理，确保生物多样性。遗传学研究可以帮助阐明适当的生物单位（遗传群体），这应该是渔业管理和生物多样性保护的目标。EINAR EG总结说，这一研究可以说明当地与鲨鱼控制相关的过度捕捞的可能后果，并让人们意识到，如果不注意一个物种内的遗传变异分布，人类就会永远失去他们。虎鲨项目是一个更大的项目GENOJAWS的一部分。在该项目中，科学家们追溯了4种大型鲨鱼的历史遗传学／基因组学。除虎鲨外，还有沙虎鲨、灰鲭鲨和大白鲨。

杨林林译自Denmark：Jaws hold crucial knowledge on the fate of sharks，Science Daily，2022-05-04

海洋酸化导致硅藻减少

研究表明，二氧化碳对重要浮游生物类群产生了意想不到的负面影响。硅藻是海洋植物生物量最重要的生产者，有助于将大气中的二氧化碳输送到深海，从而调节气候。硅藻依靠二氧化硅而不是碳酸钙来构建他们的外壳，他们以前被认为受益于海洋酸化，海水中二氧化碳吸收增加引发化学变化，使得钙化更加困难。近期发表在《自然》（Nature）杂志上的一项研究中，德国基尔亥姆霍兹海洋研究中心的科学家们表示，硅藻作为一种浮游生物，也受到海洋酸化的影响。野外实验和模型模拟的结果表明，海洋酸化可能会大大减少硅藻的数量。

像牡蛎和珊瑚这样的钙化生物很难在酸性更强的海水中形成他们的贝壳和骨骼，但硅藻通常被认为不太容易受到海洋酸化的影响。海洋酸化是一种由于吸收二氧化碳引发的化学变化。全球广泛分布的微小硅藻使用二氧化硅（硅、氧和氢的化合物）作为他们构筑外壳的材料。来自基尔亥姆霍兹海洋研究中心、新西兰地质与核科学研究所和塔斯马尼亚大学的研究人员首次证明了硅藻正受到威胁。在这项研究中，研究人员将各种数据源的总体分析与地球系统建模联系起来。这些发现为海洋酸化对全球的影响提供了一种新的评估思路。由于海洋酸化，硅藻的硅壳溶解得更慢。这并不是一个优势，在他们溶解并转化回二氧化硅之前，会导致硅藻沉入更深的水层。最终，这种营养物质会被更有效地输送到深海，而在光浸透的表层变得更稀少，而硅藻需要在表层形成新的壳结构。科学家们称，这将导致硅藻数量减少。硅藻占海洋植物生物量的40%，是许多海洋食物网的基础。他们也是生物碳泵的主要动力，将二氧化碳输送到深海进行长期储存。

该研究的第一作者、海洋生物学家JAN TAUCHER博士表示，通过对野外实验和观测数据的全面分析，研究人员想知道海洋酸化如何在全球范围内影响硅藻。目前对海洋变化带来的生态影响的理解很大程度上基于小规模实验，也就是说，在特定的时间、特定的地点进行实验。如果不考虑地球系统的复杂性，这些发现可能造成一些假象。研究以硅藻为例，说明小规模效应如何导致整个海洋范围的变化，对海洋生态系统和物质循环产生无法预见的深远影响。由于硅藻是海洋中最重要的浮游生物群体之一，他们的减少可能会导致海洋食物网的重大变化，甚至会导致海洋碳汇的变化。中观生态系统如同是一种在海洋中容量达数万升的大体积超大试管，可以在封闭的自然生态系统中研究环境条件的变化。为对应未来大气中二氧化碳水平中度至高度增加的情景，中观生态池中封闭的水富含二氧化碳。在本研究中，用多元分析对2010—2014年从北极到亚热带水域不同海洋区域的中观生态池数据进行分析，通过几周的实验，研究人员评估了沉积物收集器收集的实验水体中下沉的有机物质的化学成分。结合水柱的测量，生态系统内生物地球化学过程的精确图像就出现了。

中观研究的结果可以用公海的全球观测数据加以证实。与多元分析的结果一致，他们显示在较高的海水酸度下，硅壳的溶解程度较低。利用得到的数据集，在地球系统模型中进行模拟，以评估观测到的趋势对整个海洋的影响。TAUCHER博士表示，到21世纪末，预计会损失高达10%的硅藻。考虑到他们对海洋生物和气候系统的重要性，这个影响是巨大的。然而，还要考虑到2100年以后。气候变化不会突然停止，特别是全球影响需要一段时间才能清晰可见。根据排放的数量，研究中的模型预测，到2200年，表层水中多达27%的二氧化硅将流失，整个海洋的硅藻将减少多达26%，超过当前数量的四分之一。

这项研究的发现与以前的海洋研究形成了鲜明的对比。以前的海洋研究认为钙化生物是失败者，硅藻受海洋酸化的影响较小。海洋生物学家、中观生态系统实验负责人ULF RIEBESELL教授补充说，这项研究再次强调了地球系统的复杂性，以及预测人为造成的整个气候变化后果的难度。这种意外结果一再提醒，如果不迅速而果断地应对气候变化，人类将面临不可估量的风险。

杨林林译自German：Decline of diatoms due to ocean acidification，ScienceDaily，2022-05-25