科研进展--中国科学院广州分院

近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境实验室（LTO）、全球海洋和气候研究中心（GOCRC）以及广东省海洋遥感重点实验室（LORS）的王春在研究员团队，定量揭示了地理特征与海洋–大气过程相互作用对沿海海洋热浪的重要调节作用。相关成果以“Geographically-dependent coastal marine heatwaves: Insights from coastal seas around a semi-enclosed bay”为题，发表于国际期刊Advances in Climate Change Research。论文第一作者为LTO助理研究员胡玉玮，通讯作者为研究员王春在，合作者还包括澳大利亚新南威尔士大学教授Xiao Hua Wang。海洋热浪已成为全球海洋与气候变化研究的焦点之一。这些持续数天至数月的极端高温事件，不仅造成珊瑚白化、海草枯死和渔业崩溃，也深刻影响着近岸生态系统的稳定性与区域气候。然而，尽管人们普遍认识到海洋热浪与气候变率（如厄尔尼诺–南方涛动ENSO）密切相关，局地地理条件，尤其是海湾、海峡和水深变化，在海洋热浪形成和消亡中的作用，仍然缺乏系统研究。本研究以西澳大利亚的鲨鱼湾（Shark Bay）为例，这一典型的半封闭海湾地形为探讨“地形、气候、海洋-大气相互作用”提供了理想的天然实验场。研究利用1981–2020 ESA CCI海表温度数据和高分辨率再分析资料（BRAN2020），从空间与时间两个维度刻画了过去40年中鲨鱼湾海洋热浪的特征。结果显示鲨鱼湾内外海域的海洋热浪在频率与强度上表现出显著差异（图1）。湾内浅水区（≤ 25米）的海洋热浪事件频繁（平均每年超过2次），但持续时间短、强度较弱；而湾外深水区（>25米）虽海洋热浪较少，却往往伴随与ENSO相关的暖水异常入侵，表现为更强烈、更持久的升温事件。通过混合层热收支分析，研究进一步揭示了地形在海洋热浪形成机制中的关键作用（图2）。湾口浅水区域受短波辐射影响显著，水体混合充分，升温过程相对湾外深水区域更加快速。但是，由于半封闭地形的存在，来自湾外的相对“冷水”平流过程在湾口区域形成了“冷却”机制，在一定程度上抑制了极端高温的长期持续。相反，在湾外深水区，热惯性较强、冷却机制较弱，当ENSO引导暖水入侵时，便更易出现强烈而持久的热浪。这一结果表明，沿海地形不仅改变了海洋热浪的时空分布，也决定了不同区域对气候异常的响应模式。尽管再分析资料的空间分辨率限制了对浅海湍流和混合作用的精确刻画，本研究仍提供了重要的启示：海洋热浪的形成并非完全由大气和洋流异常驱动，而是地形、气候与海洋–大气过程相互作用的综合结果。未来，在全球变暖背景下，类似鲨鱼湾的半封闭海域可能因“冷却”效应减弱而更易出现频繁且持续的极端升温事件。研究团队因此呼吁，应开展全球范围的比较评估，识别那些具备天然热抗性的沿海海域，并利用更高分辨率的数值模型，深入揭示地形对区域海洋热浪的调节机制。研究不仅拓展了海洋热浪研究的地理学与热动力学视角，也为理解气候变化下沿海生态系统的未来风险提供了新的科学依据。本研究得到国家自然科学基金重大项目、国家自然基金合作创新研究团队项目等共同资助。相关论文信息：Hu,Y.,C. Wang*,X. H. Wang,2025: Geographically-dependent coastal marine heatwaves: Insights from coastal seas around a semi-enclosed bay. Advances in Climate Change Research. https://doi.org/10.1016/j.accre.2025.09.012原文链接：https://doi.org/10.1016/j.accre.2025.09.012图 1 鲨鱼湾海洋热浪指标的时空特征。（a‒c）1981–2020 年海洋热浪事件平均累积强度、持续时间和发生频率的空间分布；（d‒f）三者与水深关系的散点密度分布及线性拟合（红色实线，虚线为 95% 置信区间）；(g) 湾内（≤ 25 m）与湾外（> 25 m）区域的月平均强度，背景阴影为 NOAA 提供的海洋尼诺指数 (ONI)图2 鲨鱼湾混合层热收支。（a1‒c2） 2000、2011 和 2019 年海洋热浪事件的形成阶段，（a3‒c4）消亡阶段。（a1）2000 年事件形成阶段全区、湾外区域（> 25 m，菱形标记）和湾口区域（≤ 25 m，方形标记）的体积加权温度变化率及水平平流、净热通量、夹卷过程及残差项的贡献；（a2）同事件的面积加权海洋温度剖面，并叠加混合层深度（MLD，黑色虚线）；（a3‒a4）与（a1‒ a2）类似，但为消亡阶段；（b1‒b4）与（a1‒a4）类似，但对应 2011 年事件的形成阶段与消亡阶段；（c1‒c4)与（a1‒a4)类似，但对应 2019 年事件的形成阶段与消亡阶段

2025-11-10

华南植物园揭示大豆驯化中遗失的蛋白含量调控位点

野生植物成功驯化为农作物，是人类文明史上的重大突破。这一过程曾极其漫长，而现代育种技术能显著加速作物改良和野生植物的快速再驯化（Doebley et al., 2006）。大豆（Glycine max L. Merr.）由野生大豆（Glycine soja Siebold & Zucc）驯化而来，野生大豆蛋白含量（50–60%）丰富，但在长期驯化过程中，选择目标主要聚焦于株型直立、荚果不易开裂、籽粒大小及含油量等性状，导致栽培大豆蛋白含量（30–40%）较低。因此，挖掘并解析野生大豆所携带的高蛋白关键遗传因子，对现代栽培大豆的蛋白产能提升具有重要意义。近日，中国科学院华南植物园侯兴亮团队在PNAS发表题为A natural allele of PC08 lost in domestication contributes to soybean seed storage protein accumulation的研究论文，研究团队鉴定了一个在野生大豆驯化过程中遗失的高蛋白等位基因。研究团队利用全基因组关联分析（GWAS），鉴定到一个调控蛋白含量关键基因PC08（Protein Contributor 08），PC08是脱落酸（ABA）生物合成的限速酶NCED5同源基因。进一步分析发现，其启动子上的短序列插入导致基因表达水平升高，进而通过调节ABA含量促进种子贮藏蛋白积累。群体驯化分析进一步揭示，高蛋白含量单倍型PC08Ins仅存在于野生大豆中，是栽培大豆驯化过程中遗失的关键等位基因。回交改良结果表明，将高蛋白位点PC08Ins导入栽培大豆黑农35后，其种子蛋白含量得到显著提高，展现出巨大的育种应用前景。侯兴亮研究团队长期致力于大豆种子发育及品质形成研究，并取得了一些重要进展（Yu et al., Nature Plants, 2023; Li et al., Molecular Plant, 2024; Zhang et al., Nature Communications, 2025）。该研究进一步鉴定到大豆种子蛋白含量形成位点的关键基因。中国科学院华南植物园博士后刘书为该论文第一作者，侯兴亮研究员与李晓明副研究员为共同通讯作者，广州大学孔凡江教授、华南植物园张春雨副研究员、硕士生曾珮淳和已毕业硕士生班定悦参与了该研究。相关研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和广东省自然科学基金等项目的资助。图. 大豆驯化中遗失的PC08等位基因提高种子蛋白含量

2025-11-03

《BGCI植物园规划、建设与管理指南》中文版正式出版

近日，中国科学院华南植物园正高级工程师、BGCI中国项目办公室文香英，北京植物园（现国家植物园北园）原园长、教授级高级工程师赵世伟和国家植物园科普馆副馆长，副研究馆员陈红岩主译的《BGCI植物园规划、建设与管理指南》，由广东科技出版社正式出版发行，著名植物学家洪德元院士作序推荐。1998年，国际植物园保护联盟（BGCI）出版《达尔文植物园技术手册》（The Darwin Technical Manual for Botanic Gardens），详细介绍了植物园从规划到管理的全套技术。在此基础上，BGCI区域项目主任Joachim Gratzfeld先生于2016年汇编了“植物园建设规范”的更新升级版：From ldea to Realisation: BGCI's Manual on Planning,Developing and Managing Botanic Gardens。该书是全球植物园管理人员对植物园规划、建设和管理等技术支持请求的直接回应，也是对过去20多年来世界植物园和树木园日益增长的重要性、复杂性和多样性的回应。书中涉及的内容涵盖了与当今植物园的建设和管理有关的广泛主题，包括新建一个植物园如何选址、如何规划、如何建设、如何管理以及现有植物园如何进行改造等，各个环节都有供参考的相关国际优秀案例，为指导我国植物园的建设与管理、促进我国植物园与国际接轨提供重要参考。《BGCI植物园规划、建设与管理指南》的出版，旨在提供植物园相关指导和最新信息。同时，作为我国首部植物园规划设计、运营管理专业书，该书出版填补了植物园规划发展运营管理工具书的空白，为指导我国植物园的建设与管理、促进我国植物园与国际接轨提供重要参考。作为一部综合性指导，本书所提供的指导适用于拟新建、最近建立或者已经建立但需要改造提升的、亟需经验与专业知识的植物园；寻求植物园管理方面的内容，作为其持续发展建设或专业评估的植物园；希望开阔视野、了解自身角色和植物园整体工作之间关系的植物园工作人员；有意向支持植物园、综合迁地及就地保护举措的环保组织、政府机构、企业及个人等。

2025-11-03

南海海洋所 | 南海沉积环境真菌中新颖异喹啉生物碱对映异构体研究取得新进展

近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境与岛礁生态全国重点实验室、热带海洋生物资源与生态实验室张偲院士团队在南海沉积环境来源真菌中活性新骨架异喹啉型生物碱对映异构体的发现领域取得新进展，相关成果以“HPLC–UV-Guided Discovery of Eurotamines A–F: Six Pairs of Isoquinoline Derivative Enantiomers from Marine-Derived Fungus Eurotium sp. SCSIO F452”为题，表于国际有机化学领域自然指数期刊Organic Letters，并入选Supplementary Cover。项目研究员仲伟茂为论文第一作者，研究员王发左、院士张偲为共同通讯作者。手性是指物质本身无法通过旋转等方式同其镜像重合的一种现象，属于自然物质普遍存在的一种重要属性。天然产物是手性化合物的重要来源，其中对映体类天然产物是一类特殊手性化合物，互为对映体的两个分子具有相同的平面结构和相反的绝对构型，并且往往表现出不同的生物活性，这一现象在手性药物研发中具有十分重要的作用，其中最知名的是20世纪50–60年代的“反应停”（沙利度胺）致畸事件。该团队前期从南海沉积环境来源真菌Eurotium sp. SCSIO F452中发现一系列结构骨架新颖、抗肿瘤或抗氧化活性显著的吲哚二酮哌嗪生物碱-蒽醌二聚对映体、吲哚二酮哌嗪生物碱-苯甲醛二聚对映体和蒽醌二聚对映体（Organic Letters,2018,20,4593;Frontiers in Chemistry,2019,7: 350;Tetrahedron Letters,2019,60,1600）。鉴于菌株F452生产对映体类化合物的强大潜力，团队通过优化发酵条件，对该菌株的代谢产物进行深入研究，从中发现一系列具有新奇结构骨架的苯甲醛类对映体，包括6/6/5/7/6、6/6/6/6、6/6/6/5、6/6/5等复杂环系，极大拓展了该类型化合物的化学结构和生物活性类型（The Journal of Organic Chemistry,2020,85,12754；Organic Chemistry Frontiers,2021,8,1466；Marine Drugs,2021,19,543）。随着研究推进，如何有效去重复成为继续挖掘F452中对映体类化合物的重点和难点。基于天然产物化学结构同其在高效液相（HPLC）上的保留时间和紫外吸收（UV）之间的关联，研究人员采用了HPLC-UV指导下的分离策略。首先对F452中已有单体化合物的HPLC保留时间和UV进行分析，构建in-house数据库，然后对F452初步纯化后的各馏分段进行HPLC分析，重点对具有不同于数据库分子保留时间和紫外吸收的目标化合物进行挖掘，从中发现了6个罕见的具有不同环系（6/6/5/6，6/6/6，6/6）的异喹啉生物碱对映体eurotamines A–F (1–6) ，其中化合物1–5通过手性柱实现了拆分。化合物的结构通过核磁共振、高分辨质谱、X-射线单晶衍射和ECD量子化学计算确定，抗肿瘤活性筛选发现化合物4的光学纯异构体显示出较弱的活性。图1HPLC-UV指导下真菌F452中异喹啉生物碱对映体结构该研究不仅扩容了海洋真菌的化学分子库，而且进一步验证了HPLC-UV指导下的分离是天然产物高效发现的有效策略。上述研究工作得到了国家自然科学基金等项目的资助。论文信息：Weimao Zhong*,Yihao Che,Qi Zeng,Yuchan Chen,Junfeng Wang,Xinpeng Tian,Hao Yin,Lin Wang,Xiaoyi Wei,Weimin Zhang,István Molnár,Fazuo Wang*,and Si Zhang* HPLC–UV-Guided Discovery of Eurotamines A–F: Six Pairs of Isoquinoline Derivative Enantiomers from Marine-Derived Fungus Eurotium sp. SCSIO F452,Org. Lett. 2025,27,43,12006–12011.论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.orglett.5c03641

2025-11-07

南海海洋所 | 青藏高原鲜水河断裂带复杂变形机制新进展

近日，中国科学院南海海洋所林间院士团队联合中国地质大学、国家自然灾害防治研究院，在青藏高原东缘鲜水河断裂带取得新认识：北西段鲜水河断裂正把“地震能量”分流给八美—康定段的次级断裂，其中折多塘断裂西北段左旋走滑速率高达6.7 ± 1.4 mm/yr、正逐渐成为区域主要应变通道。成果“Normal Faults and Tectonic Model of the Bamei-Kangding Segment Within the Southern Xianshuihe Fault Zone in Eastern Tibet”发表于国际期刊Tectonics，博士生张志文为论文第一作者，导师杨晓东为论文通讯作者。鲜水河断裂带是青藏高原东缘最活跃的左旋走滑断裂之一，历史上曾发生多次7级以上强震。其八美—康定段顺时针旋转约25°，并分叉成数条次级断裂。研究团队利用卫星影像、厘米级无人机地形、10Be宇宙成因核素与光释光（OSL）测年，首次定量约束木格措南断裂和折多塘断裂西北段的晚第四纪滑动速率：木格措南断裂分南北两支，合计年左旋走滑2.3毫米，垂直分量向北加大；折多塘断裂西北段年左旋走滑6.7毫米，向东南逐渐减弱，在折多山地区展示出高于其他分支的滑动速率，表明其正逐渐接替色拉哈断裂，成为区域主要能量通道。研究认为，北西段鲜水河断裂与康定以南的磨西断裂在空间上呈左旋左阶排列，从而在八美—康定拐弯段形成“释放型阶区”，导致局部拉张环境。木格措湖（水深约30米，位于约600米深的构造洼地）以及沿着木格措南断裂、折多塘断裂观察到的8-10米高的断层陡坎正是这种拉张环境的直接证据。阶区内雅拉河断裂，色拉哈断裂，折多塘断裂，以及木格措南断裂呈现右阶排列格局。该研究为评估鲜水河断裂带未来地震危险提供了新的定量依据，对认识大型走滑断裂的应变分配与次级断层成因具有普遍意义，对沿线城市建设以及国家重点工程的抗震设防具有重要参考价值。图1 研究区断裂构造与地震分布图2 木格措南断裂的地形地貌表现与位移估算图3 鲜水河断裂带八美-康定段的InSAR地表形变观测与三维结构特征本研究得到国家自然科学基金项目、国家留学基金委和海南省外国专家项目等联合资助。论文信息：Zhang,Z.,Ren,J.,Wang,S.,Yang,X.*,Bell,R. E.,Lv,Y.,Xu,Z.,& Xu,X.,2025. Normal Faults and Tectonic Model of the Bamei–Kangding Segment Within the Southern Xianshuihe Fault Zone in Eastern Tibet. Tectonics,44,e2025TC008925.原文链接：https://doi.org/10.1029/2025TC008925.

2025-11-06

南海海洋研究所 | 研究揭示深海浊流如何借“海底麻坑”塑造新生水道

近日，中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质实验室李伟研究员团队联合南方科技大学、交通运输部天津水运工程科学研究院及德国不来梅大学 MARUM 海洋环境科学中心科研人员，揭示了相对缓和的深海浊流如何借助“海底麻坑”重塑海底地形并促成新生海底水道发育的动力学过程与机制。相关研究成果发表于地球科学领域国际期刊 Journal of Geophysical Research: Earth Surface（《地球物理学研究杂志：地球表面》）。论文第一作者为中国科学院南海海洋研究所博士喻凯琦，研究员李伟为通讯作者。海底麻坑广泛分布于全球大陆边缘，其形态酷似月球表面的陨石坑，长期以来被认为是深部流体渗漏的产物。然而，麻坑在深海沉积过程与海底水道形成中的作用机制尚不明确。本研究以南海西北部广乐隆起周缘的麻坑群为研究对象，综合分析高分辨率多波束地形数据并结合 FLOW-3D 数值模拟，定量揭示了流速分布、剪切应力与沉积动力之间的耦合关系，为重建深海地貌演化提供了新的科学视角（图1）。研究结果显示，当浊流流经链状分布的麻坑群时，会与地形发生复杂的动力耦合：麻坑上游侧壁受强侵蚀作用，下游侧壁形成反向回流。这种“正向流—反向流”的耦合机制使得麻坑底部逐渐被沉积物填平，相邻麻坑间的边界被浊流侵蚀贯通，最终演化形成新生海底水道（图2）。这一发现突破了传统认识，表明海底水道的形成并不一定依赖高能量流体事件。即便是中等强度的浊流，也能“借势而行”，利用先存麻坑地貌在相对低能量的环境下开启海底水道的发育过程。该成果不仅深化了对深海沉积体系演化机制的理解，也为研究全球碳循环过程及其地质记录提供了新的科学依据。本研究得到国家自然科学基金项目的资助。论文信息：Yu,K.,Li,W.,Xu,J.,Zhan,W.,Yang,Y.,& Miramontes,E. (2025). Interaction of turbidity currents traversing a pockmark field: Insights for submarine channel inception. Journal of Geophysical Research: Earth Surface,130,e2025JF008394.论文链接：https://doi.org/10.1029/2025JF008394图1南海西北部呈链状排列的海底麻坑，为浊流活动改造提供了有利的地形条件。图2深水浊流与海底麻坑相互作用而形成的正向流（黑色）和反向流（白色）。

2025-11-07

南海海洋所 | 海洋自生碳酸盐岩沉淀机制研究取得进展

近日，中国科学院南海海洋研究所颜文研究员团队在海洋自生碳酸盐岩沉淀机制方面取得重要新进展。研究团队应用Li同位素等地球化学手段，首次在深部沉积物中捕捉到“有机质硫酸盐还原（OSR）-硅酸盐风化-碳酸盐沉淀”三元耦合的直接证据，为理解埋藏沉积物中的物质循环、深化海洋沉积物的碳埋藏理论框架提供了关键科学支撑，对完善海洋碳汇机制研究具有重要意义。研究成果近期以“Lithium isotopes trace silicate weathering-driven authigenic carbonate formation in marine sediments”为题在线发表在国际知名期刊Communications Earth & Environment上。助理研究员黄慧文为论文第一作者，上海海洋大学副教授宫尚桂和教授冯东为通讯作者，合作者还包括德国汉堡大学的教授Jörn Peckmann和美国莱斯大学的博士孙涛。海洋自生碳酸盐是地球表层系统重要的长期碳汇，其埋藏量占现代海洋碳酸盐埋藏总量的至少10%。传统观点认为，海洋沉积物深部甲烷带的产甲烷作用和有机质的硫酸盐还原作用会产生酸性物质，降低环境 pH 值，进而抑制碳酸盐矿物沉淀。然而，全球多处沉积物孔隙水剖面均记录到了异常高的碱度，暗示存在大量碳酸盐沉淀。学界推测，硅酸盐风化可能通过释放Ca²⁺与碱度抵消酸化，并促进碳酸盐矿物沉淀，但一直缺乏深部环境的地质记录证据。研究团队对墨西哥湾不同沉积环境的自生碳酸盐开展了锂同位素（δ7Li）分析。结果显示，深部OSR相关碳酸盐的δ7Li值（−6.6‰至−1.2‰）显著低于浅层甲烷厌氧氧化成因碳酸盐（δ7Li: +3.8‰至+11.7‰）（图1）。这一独特的负值特征是目前全球已知碳酸盐矿物中最低值，同位素分馏计算得出的孔隙流体 δ7Li 值（−4.0‰至1.4‰）与岩石中硅酸盐相的 δ7Li值（−5.1‰至−1.2‰）高度接近，表明该环境下硅酸盐风化接近 “全等风化”—— 即原生硅酸盐矿物溶解速率远高于次生硅酸盐形成速率，释放的钙和碱度为碳酸盐沉淀提供了关键物质基础。这一研究证实了碳酸盐岩锂同位素作为追踪碳-硅相互作用的有效指标，也揭示了卤水、有机质矿化与硅酸盐风化三者在深部沉积环境中协同调控海洋碳汇的复杂过程（图2）。本研究从沉积记录角度证实深部硅酸盐风化对海洋碳汇的正向贡献，为预测全球变化背景下的海洋碳汇演化提供了重要支撑。图1 典型碳酸盐岩Li同位素组成特征图2 深部有机质矿化与硅酸盐风化耦合的自生碳酸盐埋藏机制本研究工作得到了国家自然科学基金、中国科学院南海海洋研究所专项基金及广东省基础与应用基础研究基金的资助。原文信息：Huang,H.,Gong,S.*,Peckmann,J.,Sun,T.,Xu,W.,Yan,W.,& Feng,D.*,2025. Lithium isotopes trace silicate weathering-driven authigenic carbonate formation in marine sediments. Communications Earth & Environment,6,4–11.原文链接：https://doi.org/10.1038/s43247-025-02756-6.

2025-11-06

广州健康院提出高精度单细胞与空间组学整合算法Polyomino

2025-11-07

“碳”寻地下节律：科学家呼吁全球监测土壤生物钟以稳固碳汇

在全球聚焦植被变化应对气候变化之时，一个隐匿于地下的关键环节——土壤生物的季节性活动规律（地下物候）正亟待关注。近日，中国科学院华南植物园恢复生态学团队与德国莱比锡大学合作，在国际期刊《Communications Earth & Environment》上发表观点文章，系统阐明地上植物生长与地下微生物活动之间的“物候同步性”，是维系土壤碳长期封存的核心机制。这一同步性一旦遭气候变化破坏，土壤作为地球重要“碳汇”的缓冲能力将面临严重威胁。“静态”模型难以评估“动态”碳库陆地生态系统每年吸收约30%的人为二氧化碳排放，是减缓气候变暖的关键。然而，这项“绿色缓冲器”功能正受到季节性紊乱的剧烈冲击。土壤不仅是碳的‘储存库’，更是一个活的、具有季节节律的‘碳转化工厂’。超过90%的植物碳通过根系分泌物、凋落物等形式进入土壤，依赖微生物和动物进行转化与固定。碳输入的时间与微生物需求的“窗口期”能否匹配，直接决定了碳是被长期封存，还是以二氧化碳形式重返大气。然而，当前主流的碳循环模型大多将土壤视为静态或简单响应式的碳库，严重忽略了微生物与动物群落随季节动态变化的生命活动，导致对未来碳汇潜力的预测存在巨大不确定性。“不对称变暖”与“物候错配”触发恶性循环研究揭示，气候变暖，尤其是冬季升温快于夏季的“不对称变暖”，可使土壤微生物的碳利用效率下降高达59%，生长率降低27%，直接削弱其将植物碳转化为稳定土壤有机质的能力。其中，对长期碳封存贡献更大的真菌，其物候响应尤为关键。更严峻的挑战在于物候“错配”。极端气候事件（如热浪、干旱）可能导致植物提前展叶或过早枯萎，改变碳输入的时间；而土壤微生物的活动则受制于土壤温湿度变化的滞后性。这种 “碳已到，菌未醒”或“菌饥饿，碳未至”的脱节现象，会形成碳转化瓶颈，不仅降低封存效率，还可能迫使微生物“被迫”分解土壤中原有的稳定碳库，加速二氧化碳释放，形成 “变暖→错配→更多碳排放→更暖” 的恶性循环。此外，土壤动物（如螨虫、线虫、蚯蚓）在破碎有机物、创造微生物栖息环境方面扮演着“调度员”角色，其鲜明的物候节律同样被主流模型忽视，它们的活动偏移可能引发整个土壤食物网功能的连锁紊乱。图. 气候驱动的季节性物候紊乱可能削弱土壤碳的持久性：（a）在正常季节条件下，地上与地下生物之间协调的物候节律调节着碳输入、微生物转化过程以及持久性矿物结合有机质的形成。土壤动物（如蚯蚓）示意性地代表了参与土壤碳转化的关键功能类群。DOM，溶解性有机质；POM，颗粒有机质；（b）土壤生物（例如，物种1-3）在不同季节表现出独特的物候活动模式，对土壤功能节律的贡献各不相同。平均季节波形反映了由多个类群产生的综合信号；（c）在季节秩序紊乱的情况下，气候变化破坏了这种同步性。植物、微生物和动物物候活动在时间和强度上的变化，可能导致碳输入与微生物需求脱节，分解连续过程碎片化，并改变营养级相互作用，最终降低土壤碳持久性和生态系统恢复力；（d）此类紊乱通过改变土壤生物的物候模式，可能使土壤功能节律趋于平缓并破坏其同步性。行动倡议：构建全球“地下物候”观测网面对挑战，研究团队提出三项核心倡议：1. 建立全球土壤物候观测网络：整合卫星遥感（监测植被）与地面物联网传感器（如自动碳通量舱、连续二氧化碳监测仪），实现对地下碳过程同步/错配的实时、高分辨率监测。2. 将物候动态嵌入地球系统模型：通过模块化开发和数据同化技术，将动态物候过程纳入下一代模型，从根本上提升预测精度。3. 指导生态恢复与适应性土地管理：在农业、林业实践中，根据土壤生物的活动高峰，优化有机肥施用、覆盖作物管理和耕作时间，将“生态时机”作为提升固碳效益的关键杠杆。“在变暖的世界里，构建有韧性的土壤碳汇，不仅关乎我们‘输入’了多少碳，更在于我们是否掌握了输入的‘最佳时机’。”文章通讯作者刘占锋研究员强调。文章同时援引印度与东非的成功案例，表明通过调整农业措施（如雨季前恢复土壤活性、农林业与降雨周期协同）已有效提升了土壤碳储量和系统韧性，为全球提供了可复制的模板。该研究呼吁国际社会共同关注这个被长期忽视的“地下世界”，加大对土壤物候研究的投入，将其提升为气候变化应对战略的核心维度，共同守护地球生命支持系统的关键防线。该观点文章以 “Illuminate underground phenology to aid carbon sequestration”（厘清地下物候，助力碳封存）为题发表于国际学术期刊Communications Earth & Environment。中国科学院华南植物园生态中心博士后李腾腾为论文第一作者，刘占锋研究员与德国莱比锡大学 Nico Eisenhauer 教授为共同通讯作者。研究获得广东省基础与应用基础研究旗舰项目和国家自然科学基金等资助。论文地址：https://doi.org/10.1038/s43247-025-02940-8

2025-11-06

南海海洋所 | 南海珊瑚揭示7400年前季节性的温暖气候

中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境与岛礁生态全国重点实验室、边缘海与大洋地质实验室施祺研究员团队，联合香港中文大学、台湾大学、广西大学以及广东海洋大学等多家科研机构，在南海中全新世（7.4 ka）季节性气候环境变化研究中取得新进展。该结果于近期发表在自然指数（NI）期刊《地球和行星科学快报》（Earth and Planetary Science Letters）上。中国科学院南海海洋研究所陶士臣博士为论文第一作者、副研究员严宏强为通讯作者。传统观点认为，中全新世气候较现代温暖。该时期中国季风区降水增多，植被带北移，沿海因海平面上升发生海侵等。全球多条重建序列亦显示中全新世以来温度逐渐下降到工业革命前。然而，气候模式模拟结果呈现出全新世时期持续增温的长期趋势。重建与模拟的显著背离——即“降温”与“升温”的反向演化——被学界称为“全新世温度之谜”。代用指标的季节性偏差可能是原因之一。自早中全新世以来，北半球夏季太阳辐射逐渐减弱、冬季逐渐增强。重建的温度主要反映代用指标生长/形成季节的信号，可能难以反映全年的温度。尽管认识到了季节性气候重建对于破解“全新世温度之谜”的重要性，目前只有很少的代用指标能够涉及到季节性尺度，特别是冬季。研究团队利用海南三亚3块现代滨珊瑚和1块7.4 ka化石滨珊瑚，通过年生长率和月分辨率氧同位素分析，定量重建了7.4 ka时期月—年分辨率的南海海表温度（SST）序列。结果显示：7.4 ka时期各季节SST均高于现代，升温幅度0.35 ± 0.59 °C至0.91 ± 0.59 °C；综合年生长率与年—季节氧同位素重建结果，平均SST较现代高0.83 ± 0.44 °C，这一温暖特征也与当时的相对高海平面状况相吻合。温度的季节性偏差可能并非“全新世温度之谜”现象产生的主要原因。另外，也在7.4 ka时期的珊瑚记录中识别出显著的年际—年代际周期，表明热带太平洋气候的年际—年代际变率可能在中全新世已具现代特征。成果为破解“全新世温度之谜”提供了高分辨率季节—年际尺度证据，也为评估未来热带海洋对全球变暖的响应提供了可能的地质时期参照。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、广西自然科学基金及海南南沙珊瑚礁生态系统国家野外科学观测研究站开放基金等联合资助。图1 利用滨珊瑚生长率和氧同位素定量重建的7.4 ka时期的海温论文信息：Tao,S.,Liu,K.-b.,Yan,H.,Meng,M.,Huang,C.-Y.,Shen,C.-C.,Zhang,H.,Yu,K.,Shi,Q.,2025. Coral-inferred high seasonal sea surface temperature in the South China Sea at 7.4 thousand years ago. Earth and Planetary Science Letters 672,119700.原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X25004984

2025-11-05