环境

最近发表在《自然地球科学》上的研究表明，来自世界各地火山热点（包括夏威夷、萨摩亚和冰岛）的熔岩可能来自地球地幔内一个单一且均匀的储层。 这项研究显示，地球的地幔在化学上比科学家之前认为的更加均匀。熔岩的独特化学特征只有在它们上升到表面时才能形成。 不列颠哥伦比亚大学地球、海洋与大气科学系的副教授和加拿大研究主席马蒂耶斯·史密特博士表示：“这一发现完全改变了我们对热点熔岩和地幔本身的看法。就像人类一样，地球的熔岩代表着一个多样化的人口，尽管它们有着共同的起源，但在不同地方却以不同的方式演化。” 直接采样地幔是不可能的，这使得研究变得复杂。相反，科学家通过分析从世界各地海洋火山的地幔源喷发的熔岩中的微量元素和同位素进行地球科学调查。先前关于熔岩成分显著差异的假设，以及认为从来源到表面的岩浆同位素组合保持不变的看法，导致了地幔包含不同年龄和起源的独特储层的想法。然而，史密特博士和瑞典自然历史博物馆的合著者库伊曼博士的观察表明了不同的情况。 “通过检查一组特定的元素，我们识别了岩浆上升过程中各种过程的化学影响，”史密特博士解释说。“结果发现，所有热点熔岩实际上起源于相同的基本成分。差异的出现是因为在上升过程中，岩浆与不同类型的岩石发生了相互作用。”…

研究人员创建了一种模型，利用基因活动预测枝垂樱（Somei Yoshino）花蕾何时会从休眠中苏醒。这一发现可以提高开花预测的准确性，并揭示气候变化可能对日本南部的开花造成风险。 每年春天，日本以樱花（sakura）而闻名，樱花从南部的九州开始绽放，向北延伸一直到遥远的北海道。枝垂樱是最广泛种植的品种，这些克隆树在不同地点同时开花，象征着春天，形成短暂而绚丽的白粉色花朵展示，吸引了当地居民和游客。在期待开花期的过程中，枝垂樱的预测被密切监测数月，旅行者安排他们的访问，当地人组织各种庆祝活动和事件。然而，气候变化开始改变这些花朵的开放时间，使得它们的预测越来越具有挑战性。 来自九州大学和森林与林业研究所的研究人员开发了一种模型，使用基因活动来预测枝垂樱的花蕾何时离开休眠。他们的研究于9月19日发表在《植物，人类，地球》杂志上，认为该模型不仅可以完善开花预测，还可以阐明气候变化对日本南部开花模式的可能影响。 在樱花绽放之前，花蕾必须经历两个休眠阶段：内休眠和外休眠。寒冷的冬季对于结束内休眠至关重要，而花蕾在春季需要温暖才能从外休眠过渡。…

科学家发现了植物如何防止病毒传递给其后代的机制，这一突破可能导致作物更加健康。这个发现也可能有助于减少母亲与她们的孩子之间疾病的传播。 植物中的病毒可以通过种子的贸易轻易地从一个国家传播到另一个国家，这使得从母植物到其幼苗的疾病传播成为一个重要的全球关注问题。 “病毒可以在种子中潜伏多年，这使得这一问题对农业来说至关重要，”加州大学河滨分校微生物及植物病理学系的杰出教授丁修伟解释道。丁是新研究的主要作者，该研究发表在《细胞宿主与微生物》期刊上。 当一棵感染病毒的母植物产生种子时，通常只有约0%至5%的幼苗会被感染。一个多世纪以来，这一现象让科学家们感到困惑，使他们质疑这些植物是如何限制病毒传播给后代的。 加州大学河滨分校的研究团队旨在揭示阻碍病毒从父母传给后代的免疫机制，这一过程被称为垂直传播。他们成功识别出这一机制，并在新论文中进行了说明。…

科学家们成功解开了为什么侏儒河马和大象曾经在美丽的塞浦路斯风景中生活，却在旧石器时代人类到来之前消失的原因。在晚更新世，塞浦路斯仅有两种巨型动物：500公斤的侏儒大象（Palaeoloxodon cypriotes）和130公斤的侏儒河马（Phanourios minor）。这两种物种在大约14000年前人类首次出现后不久便灭绝了。 在他们揭示这一灭绝原因的努力中，一个由欧洲区域发展基金和塞浦路斯共和国通过研究与创新基金会资助的研究团队发现，塞浦路斯的旧石器时代猎人-采集者很可能在不到1000年的时间内将侏儒河马和大象驱到灭绝。该研究由弗林德斯大学的科里·布拉德肖教授领导。 这些发现挑战了早先的理论，声称小规模的人口引入不可能导致如此快速的灭绝。…

研究人员在“河流涣散”这一危险问题上取得了重大发现，为预测河流何时以及何处可能突然改变路径提供了见解。印第安纳大学的研究人员对被称为“河流涣散”的危险现象进行了重要研究，这项研究有助于预测河流的突然和剧烈变化。这项研究发表在《自然》期刊上，揭示了一种通过灾难性洪水影响人类文明的过程，并继续威胁着全球数百万人。 在印第安纳大学布卢明顿艺术与科学学院地球与大气科学系的博士候选人詹姆斯·“杰克”·吉尔伦的带领下，研究团队首次详细描述了导致河流涣散的条件。合著者包括哈里森·马丁（博士 EAS '23），目前是加州理工学院的博士后研究员；克拉克·德里斯尔（博士 EAS…

最近的一项研究提供了对过去4.85亿年地球表面温度变化的最清晰的洞见。研究结果表明，地球经历过并且能够达到比今天更高的温度，但人类和野生动物无法足够迅速地适应因人类活动引起的快速气候变化。这项研究发表在《科学》杂志上，展示了一条跟踪全球平均表面温度的曲线，表明在显生宙这一漫长的地质时期内，地球的温度波动比过去认知的更为显著，该时期特点是多样生命形式的演化、陆地的殖民化以及几次大规模灭绝事件。该曲线还重申了地球温度与大气二氧化碳水平之间的强关联。 显生宙始于5.4亿年前的寒武纪大爆发，这一时期的特点是化石记录中出现复杂的、有壳的生物。尽管专家可以模拟5.4亿年前的气候条件，但本研究中的温度曲线集中于过去4.85亿年，因为早期时期缺乏地质温度数据。 亚利桑那大学的古气候学家、研究共同作者杰西卡·蒂尔尼解释说：“寻找同时仍保留温度指示的古老岩石相当具有挑战性——甚至是4.85亿年前的例子也很稀少。这限制了我们的历史视角。” 研究团队使用一种称为数据同化的方法开发了温度曲线，允许他们将地质数据与气候模型输出相结合，以便更全面地查看过去的气候。 研究的首席作者、史密森国家自然历史博物馆和亚利桑那大学的前博士后研究员艾米丽·贾德表示：“这种技术最初是为天气预报而设计的。我们没有预测未来的天气模式，而是将其应用于重建历史气候。”…

古代DNA揭示了人类历史的显著细节，特别是在欧洲和亚洲，科学家们成功地重建了数千个个体的基因组。相比之下，来自南非特别是博茨瓦纳、南非和赞比亚的古代基因组文献不到二十个。这一区域是现代人类最早迹象的一部分，最古老的基因组可追溯至大约2000年前。 来自南非开普敦大学和德国莱比锡马克斯·普朗克人类演化研究所的一个合作团队研究了位于南部非洲的Oakhurst岩石避难所的人类遗骸。他们成功重建了生活在1300到10000年前的十三个个体的基因组，包括迄今为止在南非记录的最古老的人类基因组。 “Oakhurst岩石避难所是探索人类历史的一个重要地点，包含超过40个墓葬以及保存良好的古物层，如可以追溯到12000年的石器，”开普敦大学生物人类学教授、该研究共同高级作者维多利亚·吉本解释道。“这样的遗址在南非并不常见，Oakhurst增强了我们对近9000年来该地区人口迁移和关系的理解。” 南非最南部地区基因稳定的漫长历史 从这个遗址中测序十三个个体的基因组带来了几个挑战，正如该研究的共同高级作者斯特凡·希菲尔斯所指出的：“提取和处理如此古老且保存不良的DNA非常复杂，我们不得不使用多种技术和实验室协议进行多次尝试。”这些古代基因组提供了一个从10000年至1300年的时间线，提供了一个探索人类迁徙及其与今天居住在该地区多样群体的联系的罕见机会。…

冰面看起来可能适合随兴而来的湖上冰球比赛，但约克大学的一项最近研究强调，表象可能具有误导性。不断变暖的冬季不仅影响冰层的厚度以及湖泊结冰或融化的时间，还影响冰的质量，使其可能不稳定并存在危险。研究人员表示，反常的暖冬气候导致黑冰层变薄，同时白冰层变厚，而白冰是更不稳定的类型。这两者的结合可能创造出危险的滑冰条件。 冰面看似安全，适合突发的湖上冰球比赛，但约克大学的新研究表明，情况并非如此。温暖的冬季不仅影响冰的厚度和形成及融化的时间，还影响其质量，使冰可能不稳定且危险。 当水体结冰时，主要形成两种类型的冰：白冰和黑冰。白冰看起来像雪，呈混浊状，内部充满许多气泡和小冰晶，这降低了其整体强度和稳定性。相比之下，黑冰是清澈而致密的，含有较少的空气腔和较大的冰晶，使其显著更强。 约克大学教授萨普娜·夏尔玛（Sapna Sharma）解释道：“冰的质量至关重要，因为它直接影响其能够安全支撑的人类活动重量，以及有多少光线可以穿透冰面，为水下的水生生物提供生存环境。”…

每年，无数鸟类迁徙以躲避寒冷的冬季天气，但马克斯·普朗克动物行为研究所（MPI-AB）的一项最新研究表明，留在温暖气候中并不会为这些鸟类带来能量节省。研究人员利用植入野生黑鸟体内的小型记录仪，收集从秋季到翌年春季每30分钟一次的心率和体温数据。这为研究人员提供了关于迁徙与栖息行为相关的能量支出的开创性见解，并揭示了迁徙鸟类在旅程前用于节约能量的新方法。这项研究于9月18日发表在《自然生态与进化》杂志上。 “我们惊讶地发现，迁徙鸟类并没有通过逃避严酷的冬季而获得任何整体能量利益，”研究的共同作者、MPI-AB研究员尼尔斯·林克（Nils Linek）解释道。“长期以来，人们普遍认为动物通过迁徙到较温和的地区来节省能量，但我们的结果表明，情况并非如此。迁徙能量动态的现实比之前想象的要复杂和有趣得多。” 动物迁徙展示了物种如何适应季节变化，但更深层的问题是它们为何迁徙，由于对自由生活动物进行长期研究的挑战，这一问题一直难以解答。MPI-AB和耶鲁大学的研究人员通过使用传感器监测黑鸟在整个迁徙年周期中消耗的能量，并将这些数据与热调节能量成本模型结合，从而取得了重大突破。 传感器数据显示，迁徙的黑鸟在迁徙前的三周显著降低了代谢率，这可能超过了它们在实际迁徙飞行过程中消耗的能量。“它们有效地降低了内部代谢率，这有助于它们为即将到来的旅程储存能量。”林克补充道。值得注意的是，在温暖的冬季栖息地，这些鸟类没有表现出其每日总能量支出的降低。…

升温被认为会减少云中的冰晶数量，导致云更依赖于液态。然而，最近的研究表明，北极的升温实际上正在增加来自荒地和植被区域的天然气溶胶的释放，这些地区没有雪和冰。这些气溶胶可能促进混合相云中冰晶的形成，进而影响云特性和北极的气候。 北极地区常常遇到促进混合相云形成的温度，这些云中同时存在超冷液滴和冰晶。这些云的结构对该地区的能量调节和气候动态至关重要。液体含量较高的云通常比冰晶浓度较高的云持续时间更长且反射更多阳光。 随着北极温度的持续上升，气象学家迫切希望了解这种升温如何影响云结构及其对该地区的更广泛影响。气候模型通常表明，温暖的条件将导致北极的云含有更多的液态水和更少的冰晶，因为温暖的温度通常会妨碍冰晶的形成。然而，云的形成也受到气溶胶的影响，这些气溶胶作为液滴凝结和冰晶形成的核。 一项发表于2024年9月18日的研究，发表在《地球与环境通信》上，由日本国立极地研究所的副教授多保裕贵领导，探讨了表面空气温度上升与促进云中冰晶生长的冰核颗粒（INPs）之间的关系。他们的研究表明，北极的表面升温扩大了无雪和无冰区域，进而释放了更多活跃的INPs。这些INPs可以促进云中冰的形成，从而减少混合相云中的液态水含量，并可能加剧升温趋势。 副教授多保表示：“我们发现，当表面空气温度超过0°C时，INPs显著增加，特别是在斯瓦尔巴群岛，这是一个升温速率比全球平均高出五至七倍的地区。”…

冰可能看起来适合在湖上进行休闲冰球比赛，但约克大学的一项新研究表明，表面现象可能会误导人。更温暖的冬天不仅影响冰的厚度和结冰、融化的时间，还影响冰的质量，使其可能不安全。研究人员表示，不可预测和较温和的冬季气候导致黑冰层变薄，同时白冰层变厚，白冰层不稳定。这些因素的结合可能造成危险情况。 冰可能看起来适合在湖上进行即兴冰球比赛，但约克大学最近进行的一项研究表明，情况并非如此。温暖的冬季不仅影响湖泊结冰和融化的厚度和时间，还影响冰的质量，这可能导致不安全的状况。 当湖泊和河流结冰时，主要形成两种类型的冰：白冰和黑冰。白冰通常不透明，类似雪，含有更多气泡和较小的冰晶，降低了其强度和稳定性。而黑冰则清澈且致密，冰晶较大，气泡较少，使其更强韧。 约克大学教授萨普娜·香玛解释说：“冰的质量至关重要，因为这关系到它能承受的重量与人类安全，以及有多少光线可以穿透冰层以支持冰下生命。” 根据首席作者、约克大学博士后研究员约书亚·库尔佩珀的说法，问题在于不稳定和温暖的冬季天气导致黑冰层变薄，白冰层变厚，后者不稳定。这些条件结合在一起，可能对滑冰者、冰球爱好者、雪地摩托车骑行者、冰钓者以及在冰面上驾驶的人造成显著风险。…

新的考古研究首次确立了著名的澳大利亚野犬化石与东亚和新几内亚犬类之间的明确联系。悉尼大学的近期考古调查揭示了将标志性的澳大利亚野犬化石与东亚和新几内亚犬类联系起来的新证据。 这一重要发现表明，野犬起源于东亚，并经过美拉尼西亚，推翻了早期提出其来源于印度或泰国的贱犬的理论。 早期研究主要依赖传统的形态测量分析，通过使用卡尺对动物的大小和形状进行评估，将野犬的起源与南亚联系起来。 相比之下，新的研究发表在《自然科学报告》中，采用了先进的3D扫描和几何形态测量方法，应用于古代野犬标本，突显了它们与日本犬以及新几内亚的“唱歌犬”以及伊里安查亚的高地野狗的高度相似性。 悉尼大学考古学研究员卢卡斯·库恩戈卢斯博士表示：“关于这一有争议的澳大利亚本土物种起源的辩论已经持续了一个多世纪。我们的研究揭示了首个重要的化石证据，表明野犬是从东亚犬类祖先地方性进化而来的。”…