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卡特琳·施密特

科学家们对聚集在一起的棕色浮游植物进行了取样. 卡特琳·施密特

气候变化如何影响全球海洋中的藻类

由于海洋生物多样性“断点”边界的变化,全球变暖可能会导致重要的藻类群落发生突然变化, 根据新的研究.

这项研究由东安格利亚大学和厄勒姆研究所领导,并发表在《KB88凯时官网》杂志上 自然通讯的研究发现,在未来100年里,这些边界可能会向极地方向移动.

而不是由于变暖导致微生物多样性的逐渐变化, 研究人员认为,在他们所谓的“断点”处——即海洋上层温度年平均约15摄氏度的地方,这种变化会发生得更突然, 将冷水和温水分开.

英国周围的海域是最有可能受到严重影响的地区之一, 比之前想象的更突然.

但包括KB88凯时官网在内的研究小组表示,如果KB88凯时官网迅速采取行动阻止气候变化,这些变化是可以停止的.

莫克教授, 东英吉利大学环境科学学院的教授, 他说:“藻类对于维持健康的生态系统、平衡海洋生物至关重要. 通过吸收阳光中的能量, 二氧化碳和水, 它们为海洋生物生产赖以生存的有机化合物.

“这些生物支撑着地球上一些最大的食物网,推动着全球生物地球化学循环.

“对全球每年至少20%的碳固定负有责任, 温度变化会对海洋系统中的藻类产生重大影响, 渔业和海洋生物多样性依赖.

KB88凯时官网想更好地了解气候危机是如何影响从北极到南极的全球藻类的.”

这项研究由32名研究人员组成的国际团队进行了10多年, 来自阿尔弗雷德·韦格纳极地和海洋研究所等机构的研究.

它涉及到第一次对藻类及其表达基因在海洋中的地理分布进行极点到极点的分析. 研究小组研究了它们的基因活性是如何随着海洋上层环境条件的变化而变化的.

由于二氧化碳水平上升,海洋上层已经在经历显著的变暖, 研究人员根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)的一个模型估计了这些藻类群落的分布可能如何变化th 评估报告.

藻类群落的多样性和基因活性是通过与微观单细胞生物的相互作用而形成的, 或原核生物, 作为复杂微生物群的一部分.

研究人员发现,这些全球群落可以分为两个主要的群落——主要生活在寒冷的极地水域和温暖的非极地水域的生物.

地理格局最好的解释是水的物理结构的差异(例如, 由温度的纬度梯度引起的上层海洋的季节性混合冷水与永久分层温水).

通过对北冰洋四次研究巡航中收集的样本进行核酸提取和DNA和mRNA测序,对这些生物进行了分析, 北大西洋, 南大西洋和南大洋.

莫克教授说:“重要的国际努力为这些生物的多样性及其在全球海洋中的全球生物地理提供了深刻的见解.

“然而, 对于造成两极之间大规模本地物种群落差异的环境条件,人们的了解仍然有限. 

KB88凯时官网的研究结果为不断变化的环境条件如何与受大规模环境波动和干扰影响的生物多样性变化相关联提供了新的见解.

“这些知识对于预测全球变暖的后果至关重要,因此可以指导环境管理.

KB88凯时官网可以预计,英国和该纬度其他国家的海洋系统将受到严重影响, 比之前想象的更突然.

“最大的生态系统变化将发生在英国周围的海洋微藻群落及其相关细菌将被它们的温水同类所取代的时候.

“这预计是由向极地移动的生态系统边界或‘生物多样性断点’造成的. 要做到这一点,海洋上层的年平均温度需要超过15摄氏度.

“如果KB88凯时官网能阻止全球变暖,这并不是不可逆转的."

合著者 理查德·莱格特博士厄勒姆学院, 他补充说:“这项研究还表明,DNA测序技术的进步在理解海洋生态系统和生态系统方面发挥了重要作用, 这样做, 帮助研究人员阐明并解决地球面临的一些最大的环境挑战.”

这项工作由东英吉利大学环境科学和计算科学学院的两名前博士生领导, 卡拉·马丁博士(也在厄勒姆研究所工作)和卡特琳·施密特博士.

马丁博士说:“这些结果表明,海洋上层最重要的生态边界将两个半球的极地和非极地藻类微生物群落区分开, 这不仅改变了藻类微生物群落的空间尺度,而且由于全球变暖而向极地移动.      

KB88凯时官网预测,由于气候变暖,特别是在不列颠群岛周围,微生物多样性的‘断点’将显著地向极地移动,而人类引起的气候变化会导致藻类微生物群的突然转变."

施密特博士说:“在KB88凯时官网的研究巡航期间, KB88凯时官网已经注意到从温暖的海水到寒冷的海水中有非常不同的藻类群落.

KB88凯时官网的研究结果支持了这一初步发现, 这表明海洋上层最重要的生态边界将两极和非两极的藻类微生物群分开.

更重要的是, 这一边界不仅改变了藻类微生物群落的空间尺度,而且由于全球变暖而向极点方向移动.”      

蒂姆·兰顿教授,处长 全球系统研究所 KB88凯时官网, 他说:“随着本世纪气候变化,海洋变暖,KB88凯时官网预测寒冷和寒冷之间的‘断点’将会出现, 极地微藻群落和温暖, 非极地微藻群落将通过不列颠群岛周围的海洋向北移动.

“由于微藻是食物链底部的关键,KB88凯时官网可以预计海洋生态系统的其他部分将发生重大变化, 对渔业的影响, 以及海洋保护.

“海洋从大气中吸收二氧化碳的‘生物碳泵’将随着微藻群落的变化而改变——很可能变得不那么有效——这反过来又会加剧全球变暖.”

这项研究是与美国能源部联合基因组研究所(JGI)合作进行的。.

测序是在JGI完成的,作为社区科学计划项目“变化之海:北冰洋真核浮游植物群落”的一部分.

这篇论文的标题是:“海洋上部藻类微生物群落从两极到两极的生物地理分化."

KB88凯时官网推出了“绿色未来”活动和网站,以推动对环境和气候紧急情况的行动. 欲了解更多,请访问 http://greenfutures.埃克塞特.ac.uk

日期:2021年9月16日

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