环境

工程师们创建了一个复杂的计算机模型，跟踪水在河口的流动，这对评估气候变异和海平面波动对沿海社区的影响至关重要。 当你在沙滩上或河岸边，被滚滚波浪或微微平静的水面所转变时，你可能没有考虑到表面之下发生的事情，那里污垢和污染正在旋转并流向新的目的地。 但汉纳迪·里法伊（Hanadi Rifai）注意到了这一点。这位莫尔斯土木与环境工程教授以及飓风韧性研究所的主任，已经花费二十年的时间研究加尔维斯顿湾——它的潮汐、洋流以及淡水和盐水的混合，不断扩展对水位、污染扩散的预测知识，以及生态系统的平衡如何维持。 现在，里法伊创建了一个复杂的数值计算机模型，帮助科学家和环境专家理解水在河口中的流动——淡水和盐水混合的地方。该模型是期刊《环境科学与污染研究》中的一篇文章的重点。…

一项研究使用地震仪“倾听”了有趣的蚂蟥蟹求偶展示。这些发现为动物们如何在嘈杂的海岸有效沟通提供了新的见解。 由牛津大学研究人员领导的研究首次使用地震仪“倾听”了有趣的蚂蟥蟹求偶展示。今天发表在《实验生物学杂志》上的研究结果为动物如何在嘈杂的海岸有效沟通提供了新的见解。 对于雄性蚂蟥蟹而言，振动信号是其求偶行为的关键部分——通过用它们 oversized 的大钳子击打地面，或用它们的壳击打地面来产生。然而，到目前为止，尚不清楚这些信号在蚂蟥蟹栖息的声学混乱和竞争激烈的潮间带中有效地传递信息的程度。…

随着全球珊瑚白化和死亡现象日益严重，专家表明超过三分之一的修复项目失败，并且可能永远无法达到足够的规模，以对珊瑚礁生态系统产生积极影响。结果显示，有效干预的主要障碍包括修复项目的小规模、每公顷的高成本，以及倾向于修复已经遭受损害的珊瑚礁，这些珊瑚礁在未来热应激下高度脆弱。 随着全球珊瑚白化和死亡现象日益严重，专家们正在重新评估修复任务的益处，以逆转损害并保护世界上一些物种最丰富的生态系统。 当海洋温度在持续时间内高于平均水平时，珊瑚可能会变白，意味着它们排出了共生的藻类。如果白化现象严重，最终会导致珊瑚组织死亡。 气候变化引起的海洋变暖和海洋热浪是主要原因，同时过度捕捞和污染也加剧了这一问题。这导致了包括澳大利亚大堡礁在内的标志性地点出现白化现象，那里是受人喜爱的小丑鱼的家园——以皮克斯电影中的尼莫而闻名。 最常见的珊瑚修复方法被称为“珊瑚园艺”，即将育苗场中生长的珊瑚碎片移植到礁体上。…

病毒学研究人员发现，免疫蛋白MDA5的特定蛋白质修饰是我们身体检测和应对病毒及病毒复制的关键。该出版物解释了两种蛋白质修饰如何激活MDA5，这是一种重要的免疫蛋白，能够感知入侵者，限制病毒复制并抵抗感染。这个过程对于防止病毒引起的心脏炎症等后果至关重要。 克里夫兰诊所的病毒学研究人员发现，免疫蛋白MDA5的特定蛋白质修饰是人类身体检测和应对病毒及病毒复制的关键。 《PNAS》期刊的出版物解释了两种蛋白质修饰如何激活MDA5，这是一种重要的免疫蛋白，能够感知入侵者，限制病毒复制并抵抗感染。这个过程对于防止病毒引起的心脏炎症等后果至关重要。 这篇最新的出版物是在克里夫兰诊所佛罗里达研究与创新中心的科学主任Michaela Gack博士实验室的基础上进行的，该实验室致力于改善我们对身体如何检测病毒的理解。该团队的长期目标是可能将这些发现转化为可以对抗多种病毒的抗病毒治疗。…

每年，有数千吨褐藻从海底提取，以获得如海藻酸盐等化合物，这是一种由糖组成的高密度和高强度的聚合物，提供潜在的生物技术应用。由巴塞罗那大学领导的一个国际团队已经解密了一种称为海藻酸盐裂解酶（AL）的酶能够降解这些海洋生物材料的机制，使其能够作为药物载体、添加剂或增稠剂等使用。这些结果发表在《自然通讯》杂志上，将有助于开发和设计新的“定制海藻酸盐”，以用于特定应用，特别是在食品和生物医学行业。 巴塞罗那大学的团队由文章的第一作者何塞·巴布罗·里瓦斯-费尔南德斯和ICREA研究教授卡梅·罗维拉组成，二人都来自巴塞罗那大学化学学院和巴塞罗那大学理论与计算化学研究所（IQTCUB），并与丹麦技术大学（DTU）的生物技术专家卡斯帕·维尔肯斯协调。来自挪威科技大学（NTNU）和美国北卡罗来纳州立大学的专家也参与了这项研究。 尽管海洋环境中海藻酸盐丰富，但其在生物医学领域的机会范围受到其自然状态下组成不均匀性的严重限制 —— 它们可能含有不同成分比率的甘露糖酸和半乳糖酸糖。了解AL酶在特定裂解这种聚合物中甘露糖酸型糖之间的键的作用机制，有助于克服这些限制。“这些结果为操控这些酶提供了基础，并设计出具有更好催化特性和更高效率的变体。”…

一个团队在东太平洋的戈法断层（Gofar fault）提出了海洋转换断层的新细节。这项工作揭示了断层附近海底下意想不到的盐水沉积，这可能改变我们对海洋转换断层的理解。 成为一名地球物理学家有时就像成为侦探一样——揭开线索，然后根据证据建立一个案子。 在《科学进展》（Science Advances）上发表的一篇新文章中，由伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）领导的一个合作团队展示了从东太平洋戈法断层收集的电磁（EM）数据得到的前所未见的海洋转换断层图像。国家科学基金会资助的这项工作揭示了断层附近海底下意想不到的盐水沉积，这可能改变我们对海洋转换断层的理解。…

欧胡岛的沙滩正面临风险。哈awaii大学马诺阿分校的海岸研究合作组（CRC）新研究表明，到2100年，81%的欧胡岛海岸线可能会经历侵蚀，其中40%的损失将在2030年之前发生。值得注意的是，这些海岸侵蚀的预测比之前的研究所指出的欧胡岛更为极端。该研究最近发表在《科学报告》上。 “我们的研究结果重申了已经观察到的沿海侵蚀对夏威夷海平面上升的威胁，”研究的主要作者、哈awaii大学马诺阿海洋与地球科学与技术学院的地理空间建模师瑞切尔·莫斯基维奇夫说。“在迅速侵蚀的地区，社区可能会看到道路、房屋或地下基础设施受损。欧胡岛北岸和东侧的海岸线，若有坚硬的防护措施，如海堤，可能会经历完全的沙滩损失。” 为了制定侵蚀预测，研究团队使用了一个计算机模型，该模型结合了大约三十年的卫星影像、航空影像和无人机影像。新模型还直接考虑了沙子的季节性移动。例如，当冬季大量波浪袭击欧胡岛北岸时，沙子会从海滩的一个部分转移到另一个部分。 鉴于之前的建模努力、团队自身的调查观察和居民的轶事证据，研究人员预计许多欧胡岛的沙滩将出现侵蚀预测。 “通过加入额外的卫星数据和季节性模型，我们的预测显示，短期内侵蚀将比之前的估计增加近44%，这意味着我们预计侵蚀会更严重，发生得更快，”莫斯基维奇夫说道。…

一篇新论文正在扩展对物种在生态系统内相互作用的理解，通过所谓的“自然互联网”。这篇论文揭示了物种不仅交换物质和能量，还分享影响行为、相互作用和生态系统动态的重要信息，从而揭示了自然生态系统以前隐藏的特征。 由德国综合生物多样性研究中心（iDiv）和海因里希·海涅大学耶拿的乌尔里希·布罗塞博士领导的一项新论文，通过所谓的“自然互联网”扩展了对物种在生态系统内相互作用的理解。 发表在自然生态与进化期刊上的这篇论文揭示了物种不仅交换物质和能量，还分享影响行为、相互作用和生态系统动态的重要信息，从而揭示了自然生态系统以前隐藏的特征。 传统的生态学研究主要集中在物质相互作用上，如觅食、授粉和种子传播。然而，这篇新论文照亮了物种间信息交换的关键作用。 “如果不考虑通过自然互联网的信息流，理解自然生态系统中的过程就像试图理解人类社会中商品运输的去向和原因而不考虑互联网，”首席作者乌利·布罗塞解释道，他是iDiv生物多样性科学理论研究小组的负责人。…

研究人员研究绿色藻类Chlamydomonas reinhardtii已有几十年，却未曾发现其中有活病毒的证据，直到一对维吉尼亚理工大学的研究人员介入讨论。 玛利亚·保拉·埃拉佐-加西亚和弗兰克·艾尔沃德不仅在这藻类中找到了病毒，还发现了已知最大的一种，其具有潜伏感染周期，这意味着它在宿主中处于休眠状态，随后被重新激活以引发疾病。 “我们早已知晓潜伏感染的存在，”艾尔沃德表示，他是生物科学系的副教授。“许多病毒都是温和型的，因为它们可以将自己的基因组整合到宿主基因组中，并有时会在很长一段时间内保持休眠，但这款病毒的显著之处在于它的体积如此之大。这是迄今为止发现的最大温和病毒，具有这种特定感染周期。” 埃拉佐-加西亚是生物科学博士研究生，也是艾尔沃德实验室的成员，她是详细研究结果的论文的第一作者，该论文已发表于《科学》期刊。…

溶解有机物在深海中的作用是什么？在与这个问题相关的一项研究中，研究人员详细调查了溶解有机物（DOM）的组成。他们的样本是在加利福尼亚湾的瓜伊马斯盆地一次探险中获得的。 瓜伊马斯盆地是一个活跃的构造盆地，具有热液活动，以其天然石油排放点而闻名。在这里，微生物利用渗出的石油作为能量和营养来源，从而推动碳循环。由于微生物优先分解水溶性有机分子，了解热液过程如何动员DOM，例如天然石油排泄物中的那些，变得非常重要。迄今为止，支撑这一动员机制的具体过程尚未得到充分描述。 团队进行的分析揭示，释放的水溶性有机分子的组成，或DOM，受到热液系统温度和石油组成的强烈影响。 他们的研究结果表明，热液沉积物是生物可利用有机分子的来源——微生物能够相对快速降解的化合物。同时，他们还可以释放出更稳定和复杂的DOM，包括可能在深海中持久存在数千年的水溶性石油化合物。根据该研究的结果，这些发现现在已发表在《湖沼学与海洋学》期刊上，表明这些热液系统可能不仅会影响局部生态系统，还会影响深海的更广泛地区。因此，作者强调有必要对热液沉积物对DOM循环的贡献进行更多定量研究——不仅在深海中，而且在全球海洋碳循环的背景下。此外，瓜伊马斯盆地可能是被称为黑碳的一个来源。这些复杂而持久的碳化合物对快速的微生物降解具有抵抗力，其来源仍然没有完全了解。 来自不来梅大学海洋环境科学中心MARUM的研究参与者包括佛朗西斯·舒博茨博士，以及第一作者乔纳斯·布伦杰斯（现为加拿大多伦多大学的研究人员），老尔登大学海洋环境化学与生物学研究所（ICBM）的迈克尔·赛德尔博士，和北卡罗来纳大学（美国）的安德烈亚斯·特斯克教授。…

科学家们开发了一种创新系统——名为MetaFlowTrain——可以在不同环境条件下研究微生物群落中的代谢交换和相互作用。该研究已刊登在《自然通讯》期刊上。 微生物群落由一组微生物组成，如细菌、真菌和其他微观生命形式，它们共存于特定环境中。尽管肉眼不可见，这些群落在营养循环、食物网动态和污染物降解中起着关键作用。它们对于支持植物、动物和人类的健康也至关重要，通过增强营养获取、提高免疫系统以及保护有害病原体。 微生物群落中的微小生物不仅通过物理接触与其环境和彼此相互作用，还通过代谢物的交换进行交互。这些所谓的外代谢物是微生物在环境中分泌的小分子，如氨基酸、有机酸、醇和次级代谢物。它们在塑造微生物群落方面发挥着重要作用，通过合作和竞争影响相互作用。在这些高度动态的系统中，科学家们识别哪些微生物产生特定代谢物以及这些代谢物如何影响微生物群落的其他成员一直都是一个挑战。 斯特凡·哈夸尔和他的团队致力于理解与植物相关的微生物群落成员之间的相互作用。他们意识到，将微生物分隔开来可以排除由于物理接触所产生的影响；因此，任何剩余的现象都可以仅归因于代谢物和信号的交换。 这一认识的成果是MetaFlowTrain，这是一种专门设计的流体系统，允许科学家将不同的微生物引入特殊的3D打印微室。这些微室周围被过滤器包围，允许代谢物交换，同时防止微生物转移。这些微室可以独立存在或串联在一起（例如，就像一列由不同车厢组成的火车），每个微室中容纳不同组的微生物。例如，将细菌放置在第一个微室，真菌放置在第二个，科学家现在可以通过简单地切换微室来观察细菌如何影响真菌——反之亦然。…

细菌在土壤和水生生态系统中降解有机物质方面发挥关键作用。虽然大多数细菌在外部消化大分子，允许其他群体成员共享和觅食，但某些细菌则自私地在内部消化整个分子。研究人员现在在淡水生态系统中记录了“自私的多糖摄取”。在4月10日发表在Cell Press期刊《Cell Reports》上的一篇论文中，研究人员首次记录了淡水生态系统中的“自私多糖摄取”。在克罗地亚的Kozjak湖和Crniševo湖，他们发现营养物质的囤积使得自私物种能够主导其他物种，这可能会改变湖泊的食物网——这些动态可能会因气候变化而改变，尤其是在寒冷的湖泊中。 “细菌在湖泊中的营养循环中起着至关重要的作用，通过降解多糖，它们自私地消费这些化合物的能力影响着生态系统中碳和其他营养物质的可用性，”首席作者Andrea Čačković来自鲁德尔·博斯科维奇研究所说。…