环境

新的研究表明，雨水可能在约38亿年前形成围绕原始细胞的保护网中发挥了作用，这是从简单的RNA珠演变为复杂生命形式（包括细菌、植物、动物和人类）的关键发展。关于生命起源的一个重要未解问题是理解原始汤中发现的RNA液滴是如何演变成我们所识别的膜保护结构，也就是细胞的。 来自芝加哥大学普利兹克分子工程学院（UChicago PME）、休斯顿大学化学工程系和芝加哥大学化学系的研究人员发布了一篇论文，提出了一个潜在的解决方案。 在今天发布的《科学进展》文章中，UChicago PME…

一项最新研究探讨了人类活动在沿海海洋中产生的二氧化碳量的有限信息，这些海洋是连接陆地和海洋的咸水环境。收集这些数据对于确定未来减少排放的必要量至关重要。 来自人类活动的过量二氧化碳，包括燃烧化石燃料、土地利用变化和森林砍伐，被世界海洋吸收。这种吸收有助于减少全球变暖，但也可能对海洋生物，如鱼类和植物产生负面影响。 尽管人类源二氧化碳对开放海洋的影响已被彻底研究，但关于其在沿海水域的水平和来源的观察数据仍然不足。这些沿海区域，从河口到珊瑚礁，在连接陆地和海洋方面发挥着重要作用。 由特拉华大学魏军实验室领导的一项新研究，题为“美国东海岸的人为碳的来源与积累”，已在《科学进展》上发表，旨在填补这一信息空白。 主要作者李欣宇于2023年获得特拉华大学海洋科学与政策学院的博士学位，目前是太平洋海洋环境实验室的博士后研究员。魏军担任研究副院长和地球、海洋与环境的玛丽·A·S·莱特希普讲座教授，研究期间指导了李。共同作者包括正在特拉华大学和厦门大学攻读双博士学位的吴泽伦，以及另一位特拉华大学的博士后研究员欧阳长贤。…

新的研究表明，美国实施清洁能源倡议的州可以为周边州提供优势，即使这些邻近州没有自己的可再生能源项目。尽管美国联邦政府设定了清洁能源目标，这些目标并不是强制性的。大多数发达国家实施旨在促进可再生能源生产的政策。由于美国没有健全的联邦可再生能源要求，各州必须制定自己的规则和法规。 研究人员玛丽莲·布朗，乔治亚理工学院公共政策学院可持续系统教授；周珊，普渡大学助理教授及乔治亚理工学院博士毕业生；和巴里·所罗门，密歇根理工大学环境政策荣誉教授，探讨了清洁能源法规如何影响不仅仅是那些颁布法规的州，还包括其邻近州。他们的数据驱动比较揭示了这些州级清洁能源政策的影响比以前理解的更为显著和复杂。 研究结果最近发表在《国家科学院院刊》上。 “分析师们正在争论是否有必要为美国提供一个统一的联邦可再生能源强制要求，或者现有的州政策是否足够，”布朗表示。“了解拥有可再生能源法规的州是否影响没有这些法规的州，对回答这个问题至关重要。” 研究人员专注于一种普遍的清洁能源政策：可再生能源配额标准（RPS）。这一法规已被超过一半的美国各州采用，要求公共事业提供商从可再生资源（如风能或太阳能）中获取特定百分比的电力。许多这些标准是可强制执行的，对未能在规定时间内达到目标的公共事业公司处以罚款。…

澳大利亚目前的环境法规不足以遏制与农业、开发和采矿活动相关的大规模砍伐树木。昆士兰大学的研究强调了澳大利亚环境法律在防止农业、建设和采矿的大规模砍伐树木方面的无效性。 由昆士兰大学环境学院的博士生汉娜·托马斯领导的研究团队，利用卫星影像和土地清理数据，检查了澳大利亚北部的植被损失，包括昆士兰、北领地和西澳大利亚的地区。 托马斯女士解释道：“我们关注超过20公顷的砍伐，并探讨了哪些国家或州法律可能适用。” “在我们分析的150万公顷土地中，有65%显示出至少一项法规潜在的法律不合规迹象。” “此外，只有19%的合规砍伐活动经过正式审查和授权，其余的则属于特定的豁免范围。”…

一项新的研究项目表明，气候变化可能导致加拿大多个地区在本世纪末经历严重干旱。为了解决这个问题，科学家们开发了一种先进的人工智能驱动技术来识别面临干旱风险的地区。 气候变化将对这个拥有全球最多湖泊的国家——加拿大产生什么影响？ 由渥太华大学和拉瓦尔大学进行的最新分析表明，气候变化可能导致许多加拿大地区在本世纪末面临严重的干旱条件。作为应对措施，研究团队推出了一种前沿的人工智能方法，旨在确定全国范围内对干旱敏感的区域。 这个团队由高素质人员（HQP）组成，由渥太华大学土木工程系副教授霍赛因·博纳克达里领导，并与拉瓦尔大学的西尔维奥·古米埃教授合作。该项目得到了加拿大自然科学与工程研究理事会（NSERC）通过发现资助计划的支持，以及魁北克政府的魁北克自然与技术研究基金的支持。 “干旱对加拿大构成了相当大的风险，影响农业、水资源和自然生态系统。”该项目负责人博纳克达里教授说。"我们的研究提供了对过去干旱事件的全面回顾和未来发生的预测，从而增强了气候韧性规划的能力。"…

开创性的研究预测，如果各国不履行减少碳排放的承诺，全球洪水预计将在未来几十年内加剧。 今天发布的研究由布里斯托大学的研究人员与全球水风险智能公司Fathom合作进行，展示了在不同气候变化情景下各种洪水类型的详细预测，准确性显著。 利用广泛的映射框架，结果表明，如果气候敏感度较高且各国不遵守减少排放的承诺，全球洪水可能在2020年至本世纪末之间激增约50%。 首席作者、布里斯托大学环境卡博特研究所的荣誉研究员及Fathom首席研究官奥利弗·温博士表示：“这项研究反映了多年努力，旨在帮助全球社区降低洪水的变化威胁。研究结果强调了所有国家履行减少碳排放承诺的迫切重要性。” 在一个有利情景下，如果达到所有全球碳目标，预计2020年至2100年间平均洪水风险仅增加9%。相反，在一个不那么乐观的情景下，如果排放量较高，那么洪水风险到本世纪末可能会增加多达49%。…

表观遗传学为植物提供了一种在恶劣天气条件下生存的方式，通过诱导芽休眠状态。环境条件或内部信号的变化促使芽在活跃生长和休眠状态之间切换。研究人员正在调查染色质结构和芽中转录变化如何促进这一过程，利用人工智能模型分析他们的数据。这项研究的结果凸显了表观遗传策略在帮助植物抵御由于全球变暖导致的冬季缩短中的作用。 植物已经进化出在具有挑战性的环境中生存的能力。植物的冬季芽对于其适应能力至关重要。芽可以根据外部条件和内部信号在生长和休眠之间转换。休眠有三个阶段，由特定信号触发：生态休眠（ecodormancy），受环境影响；旁休眠（paradormancy），由植物其他部分的信号引起；内休眠（endodormancy），由芽内的内部信号驱动。在秋季日长变化或低温的情况下，旁休眠的芽进入内休眠，而在受到低温刺激时，则会出现内休眠和生态休眠阶段。从旁休眠到内休眠的过渡作为芽的保护措施。然而，导致内休眠的表观遗传过程尚未彻底研究。 2024年6月21日，《树木生理学》(Tree Physiology)上发表的一项新研究，由助理教授斋藤高典及其团队进行，探讨了“富士”苹果腋芽中染色质的表观遗传改变和转录变化，这些变化促进了温度的检测。他们的研究结果在使用深度学习人工智能模型和统计方法的基础上得到了进一步分析。来自千叶大学园艺研究生院的王姗姗博士、大川克也博士、小原仁博士和近藤悟博士共同参与了这项研究。 这项研究的一个目标是识别在旁休眠到内休眠过渡期间差异表达基因…

在英国西南部30个不同地点进行的一项重要研究强调了将各种栖息地整合到更大景观中的必要性。 这项研究今天在《自然》杂志上发表，由布里斯托大学的生态学家主导，解决了保护和土地管理中的重要问题，提供了有关物种如何相互作用以及不同栖息地的食物链如何运作的新见解。 研究结果显示，食物网结构因景观中包含一种、两种或三种栖息地而存在显著差异，观察到物种丰度更加平衡。拥有多种栖息地的景观支持更多种类的物种，包括那些专门适应特定环境的物种，从而促进更高的整体生物多样性。 主要作者、在布里斯托大学生物科学学院进行这项研究的塔利亚·哈基特博士表示：“关注保护和恢复的项目越来越倾向于广泛的景观努力，但有关物种相互作用的信息往往仅限于特定栖息地，如林地、农业区域或城市环境。” 研究小组发现，拥有多种栖息地的区域对物种损失表现出更好的抵抗力，为生态系统的稳定性提供了意外的见解。此外，他们识别出增强的生态功能，因为多栖息地景观与改进的授粉服务相关，这可能是由于各种授粉物种所发挥的互补作用所致。…

研究人员发现了一条小鼠体内的信号通路，该通路增强了肠道干细胞在禁食后再生的能力。然而，在这一恢复阶段，如果发生癌变突变，小鼠发展早期肠道肿瘤的风险会增加。 减少卡路里摄入和间歇性禁食与多种健康优势相关，如延缓某些年龄相关疾病的发生和延长寿命——不仅在人类中，而且在许多不同物种中都是如此。 这一效果背后有许多复杂的机制。麻省理工学院的早期研究表明，禁食提供健康益处的一种方式是通过增强肠道干细胞的再生能力，从而帮助肠道从损伤或炎症中恢复。 在近期的一项小鼠研究中，麻省理工学院的研究人员确定了负责这种改善再生的信号通路，该信号通路在小鼠开始禁食后的“再进食”阶段启动。他们还发现了一个负面影响：在这一再生期经历突变的小鼠更容易发展成早期肠道肿瘤。 “增强的干细胞活性有利于再生，但过多的活性可能会导致不利后果，”麻省理工学院生物学副教授、麻省理工学院科赫综合癌症研究所的研究人员及新研究的主要作者奥梅尔·伊尔马兹（Omer…

研究人员提出了一个针对座头鲸的新标签：工具使用者。尽管人们早已知道座头鲸会形成“气泡网”以进行捕猎，但最近的研究显示，这些生物不仅能够制造这些网，还能以各种方式熟练地操纵这一非凡技术，以增强其在阿拉斯加觅食区的食物采集能力。 今天在《皇家学会开放科学》上发表的一项新研究中，夏威夷大学海洋生物研究所（HIMB）海洋哺乳动物研究项目（MMRP）与阿拉斯加鲸鱼基金会（AWF）的科学家们提出了一个令人着迷的新观点，将座头鲸定为工具使用者。早前因在捕猎时制作“气泡网”而受到认可，研究人员发现，这些鲸鱼不仅仅是这些网的制造者；他们能够熟练地以不同的方式使用这一卓越工具，以增加在阿拉斯加觅食区的食物摄入量。这项开创性研究阐明了这一对它们的生存至关重要的行为，强有力地支持将座头鲸纳入那些制造和使用自己工具的稀有物种类别。 “许多动物使用工具来帮助他们寻找食物，” 研究的共同第一作者、MMRP主任拉尔斯·贝德尔教授表示，“但很少有动物能够自己制造或改变这些工具。我们发现，东南阿拉斯加的单个座头鲸能够设计复杂的气泡网以捕获小虾状生物磷虾。这些鲸鱼灵巧地以形成网和内部环的模式吹出气泡，操控着环的数量、网的大小和深度，以及气泡之间的间距。这一先进的方法使它们在一次潜水中最多能够捕捉到七倍于平常的猎物，而无需消耗额外的能量。这一非凡的行为使座头鲸跻身于那些能制造和利用自己捕猎工具的少数动物之一。” 有效的捕猎对这些鲸鱼的生存至关重要。东南阿拉斯加的座头鲸种群在冬季迁徙到夏威夷，它们全年的能量支出依赖于夏季和秋季在东南阿拉斯加获得足够的食物的能力。理解它们精细调整的捕猎策略的复杂性，能够揭示迁徙座头鲸如何在跨越太平洋的旅程中积累足够的卡路里。…

研究人员发现了解释为什么植物在不同速度下经历类似“青春期”的发育变化的遗传变异。这一重要发现可能会增强作物的营养。 这种发育转变被称为从营养生长到生殖生长的过渡，发生在几天内。在此期间，植物减少叶片生长，并开始产生生殖器官。 这种重大转变对农民和消费者都是至关重要的，因为它标志着从叶片中转移营养到植物的生殖器官，最终转移到水果和谷物中的过程的开始。植物发育中的适当时机会导致更有营养的食物。 农民努力培育出表现出均一性的作物；然而，和人类一样，个体植物在不同阶段经历青春期。 为了探讨影响这一转变时间的因素，约克大学的研究人员在土壤、温度、湿度和光照等严格控制的条件下培养了与卷心菜和西兰花等甘蓝类作物密切相关的野生芥菜——Arabidopsis…

生物学家在位于亚利桑那州东南部的马德里安天空岛生物多样性热点地区发现了一种新的狼蛛物种。这一重要物种原产于奇里卡华山脉，主要栖息在中高海拔的森林中，而这些森林面临着气候变化的日益威胁。 研究人员在亚利桑那州东南部的奇里卡华山脉发现了新的狼蛛物种Aphonopelma jacobii。这一小型狼蛛以其黑色和灰色外观以及腹部鲜艳的红色毛发为特征，生活在奇里卡华山脉的高海拔环境中，能够忍受严酷的冬季条件。 这一发现相当令人惊讶。“我们经常听说新物种出现在遥远的地区，但在我们自己的附近发现这些蜘蛛却是非同寻常的，即使它们位于不易到达的地区，”爱达荷大学的助理教授、关于该蜘蛛研究的主要作者之一克里斯·汉密尔顿博士表示。“在由人类驱动的灭绝危机中，我们对地球生物多样性的了解是多么微薄，甚至对于那些众所周知的、令人讨喜的群体如狼蛛而言。” 奇里卡华山脉以其丰富的生物多样性和高水平的特有物种而闻名。它们是马德里安群岛的一部分（通常称为马德里安天空岛），这是一个森林山脉网络，连接着美国西南部的科罗拉多高原与墨西哥西北部的西玛德雷山脉。这些被低海拔沙漠和干旱草原隔离的山地森林“岛屿”发展出了独特的生态系统，孕育了许多特有物种，形成了全国其他地方无法比拟的丰富生命多样性。…