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科研進展
  • 俯沖帶富CH?泥火山研究取得新進展
    近日，中國科學院深海科學與工程研究所海洋地球物理與資源實驗室的吳時國研究員指導的博士生Umair Khan與北京科技大學的合作者在期刊《Geoscience Frontiers》上發表了一篇題為《Geochemical Cycling, Tectonic Drivers and Environmental Impacts of CH4-Rich Mud Extrusions in Subduction Zones》的論文。近日，中國科學院深海科學與工程研究所海洋地球物理與資源實驗室的吳時國研究員指導的博士生Umair Khan與北京科技大學的合作者在期刊《Geoscience Frontiers》上發表了一篇題為《Geochemical Cycling,Tectonic Drivers and Environmental Impacts of CH4-Rich Mud Extrusions in Subduction Zones》的論文。圖1.?俯沖帶中富含CH4的泥火山的地球化學循環、構造驅動因素及環境影響俯沖帶是巖石圈揮發物流通的關鍵界面，復雜的構造和地球化學相互作用促進了地殼深部儲層中氣體和流體的釋放。泥火山活動作為這些過程的動態表現，貢獻了CH?排放，影響了全球CH?預算并對海洋生態系統產生影響。全球范圍內，約2000處泥火山位于俯沖帶，突顯了俯沖相關的地球化學和構造過程在促進CH?向大氣和水圈排放中的重要性。 近年來，遙感技術（合成孔徑雷達干涉測量、航空攝影、機載激光掃描）與水聲學方法的協同應用，系統刻畫了陸域與海域富CH?泥火山的三維幾何形態與空間分布特征。氣相色譜、同位素分析、原位氣體通量測量以及噴出的泥火山氣體與流化泥漿的地球化學分析進一步推進了對分子組成、同位素特征和再循環組分化學性質的研究。此外，深海鉆探和搭載CH?傳感器的潛水器為噴發活動、揮發性排放及潛在危害提供了新的見解。然而，關于富 CH? 泥火山的地質起源以及俯沖相關的地球化學和構造機制在活動俯沖邊緣中的作用仍存在關鍵空白。本研究采用多學科方法，結合地球物理、地質和地球化學數據集，提出了 Makran Subduction Zone 中富 CH? 泥火山的新演化模型。Makran Subduction Zone 因其獨特的地質特征（包括世界上最大的增生楔、高地震潛力和活躍的富 CH? 泥火山）而成為理想的研究模型系統。圖2.?(a) 全球富 CH? 泥火山的構造區域；(b-e) Barbados、Northern Hikurangi、Nankai Trough 和 Makran Accretionary Wedges 的示意剖面圖圖3.?Makran Subduction Zone 中泥底辟和流體逃逸管的三維結構及多屬性地震特征圖4.?綜合覆蓋層和壓力梯度建模顯示了 Makran Subduction Zone 中泥底辟上方垂直應力和孔隙壓力的有效發展圖5.?Makran Subduction Zone 中三座泥火山噴出的泥角礫巖及氣體的地球化學分析圖6.?Makran Subduction Zone 中富 CH? 泥火山的地質演化模型上述研究得到了中國國家自然科學基金、海南省院士創新平臺專項研究基金和海南省重點部署項目的支持。論文信息：https://doi.org/10.1016/j.gsf.2025.102029<!--!doctype-->
    2025-02-26
  • 深海所 | 萬米深淵鉤蝦基因組揭示其環境適應性和種群歷史（Cell）
    近日，中國科學院深海科學與工程研究所張海濱研究員團隊聯合華大生命科學研究院等單位，在深淵鉤蝦環境適應與種群遺傳方面取得新進展，研究成果以 “The amphipod genome reveals population dynamics and adaptations to hadal environment” 為題發表于國際學術期刊《Cell》。近日，中國科學院深海科學與工程研究所張海濱研究員團隊聯合華大生命科學研究院等單位，在深淵鉤蝦環境適應與種群遺傳方面取得新進展，研究成果以 “The amphipod genome reveals population dynamics and adaptations to hadal environment” 為題發表于國際學術期刊《Cell》。該研究經過近十年的努力，在中國科學院部署實施的“全球深淵深潛探索計劃（Global TREnD）”支持下，使用“探索一號”科考船，以及我國自主研制的全海深載人潛水器“奮斗者”號和全海深著陸器“原位實驗”號、“天涯”號等裝備，對馬里亞納海溝、雅浦海溝、菲律賓海盆等科考航次獲得的深淵鉤蝦（Hirondellea gigas）樣本進行研究，通過染色體水平基因組和群體遺傳學分析，并綜合轉錄組、宏基因組、代謝組等多組學數據，揭示了這種分布水深超過萬米的端足類適應深淵環境的分子機制，及其群體分化與種群動態歷史。染色體水平超大基因組研究團隊利用PacBio HiFi長讀長測序和Hi-C三維基因組技術，成功組裝了H. gigas的染色體水平的高質量基因組（大小13.92 Gb）。基因組分析揭示了其兩大主要特征：內含子延長和重復序列擴張。與近緣物種相比，H. gigas的內含子長度顯著增加，主要是由于重復序列的插入，尤其是串聯重復和長散在重復序列（LINEs）轉座子。H. gigas基因組中71.98%為重復序列，主要為串聯重復，占到基因組的46.03%，顯著高于其他無脊椎動物。特別是，與其他無脊椎動物基因組相比，H. gigas基因組中長單元串聯重復序列（小衛星，10-100 bp）的比例更高，其比例與無脊椎動物基因組大小正相關。這些重復的產生可能與深淵極端環境的適應有關。地理隔離塑造了不同鉤蝦群體的遺傳分化研究團隊對馬里亞納海溝的510只（11個群體）、雅浦海溝94只（1個群體）及西菲律賓海盆深淵區的18只（1個群體）H. gigas個體進行了高覆蓋的全基因組重測序和群體遺傳學分析。結果顯示來自馬里亞納海溝11個不同深度（~7000-11000米）群體不存在遺傳分化，表明生活在馬里亞納海溝內的鉤蝦是一個完全混合的群體，高靜水壓不會限制其在海溝內的垂直遷移。而西菲律賓海盆的鉤蝦群體與馬里亞納海溝的群體則表現出明顯的遺傳分化。這兩個海溝間相隔~1500公里，表明地理隔離阻礙了群體間的基因交流。冰期-間冰期氣候變化可能影響深淵種群動態歷史研究結果顯示H. gigas的有效種群在約100萬年前經歷了一次急劇下降，這與更新世深海溫度的大幅波動高度吻合。經過遺傳瓶頸后，鉤蝦群體又經歷了種群擴張。這一結果說明，更新世時期大的冰期-間冰期氣候變化可能不僅造成了陸地動物的大規模滅絕，而且也深刻影響了深海甚至深淵動物。宿主-微生物協同合作適應深淵極端環境研究團隊通過宏基因組和代謝組學整合分析揭示了H.gigas與共生菌的協同合作可能是鉤蝦適應深淵極高靜水壓和食物匱乏環境的關鍵。氧化三甲胺（TMAO）是一種滲透調節物質，在滲透壓調節以及在高靜水壓條件下維持細胞完整性方面發揮著重要作用。檢測發現，隨著深度增加，鉤蝦腸道內容物中TMAO濃度顯著升高，體組織中也呈現類似趨勢。鉤蝦自身編碼fmo3基因，可將三甲胺（TMA）轉化為TMAO。而其優勢共生菌Psychomonas的基因組中攜帶cutC和cutD基因簇，可將膽堿分解為TMA；同時擁有torYZ操縱子，可以將TMAO還原為TMA，從而調控宿主體內的TMAO濃度，形成動態平衡。極低的生產力和有限的食物被認為是制約深海生物代謝的關鍵因素之一。有研究推測H. gigas可能具備消化木質碎屑的能力。本研究在H.gigas基因組中發現了4種內切葡聚糖酶基因，可以將纖維素初步分解為纖維二糖；在共生菌Psychomonas中發現了纖維二糖酶、celB基因和磷酸纖維二糖酶，負責將纖維二糖進一步轉化為D-葡萄糖，從而形成完整的纖維素代謝通路。這一機制可能最終促使H.gigas能夠高效利用深淵食物資源，從而使其在食物匱乏的深淵海溝中成為一大優勢類群。目前，理解動物如何適應深淵仍然是一個科學難題。本研究中獲得的H. gigas的基因組是全球已發表的“最深”的動物基因組，基于群體研究產出的數據量是迄今為止全球最大規模的針對單一海洋物種的重測序，為研究深淵生態系統提供了寶貴的數據資源。本研究結果為深入理解生命如何適應深淵環境提供了新的見解。該研究得到了中國科學院戰略性先導科技專項（B類）、中國科學院國際伙伴計劃、國家重點研發計劃、海南省重大科技計劃以及“全球深淵深潛探索計劃（Global TREnD）”支持。中國科學院深海科學與工程研究所張海濱為文章第一作者/共同通訊作者，劉君、周洋以及華大生命科學研究院孫帥、郭群飛、孟亮、陳建威、向薛雁為共同第一作者，華大生命科學研究院范廣益、劉姍姍、徐訊為共同通訊作者。論文鏈接：https://doi.org/ 10.1016/j.cell.2025.01.030
    2025-03-08
  • Cell | 環太平洋深淵魚類基因組，揭秘脊椎動物突破高壓生存禁區的適應性重塑和演化軌跡
    2025年3月6日，由中國科學院全球深淵研究團隊何舜平研究員主導，聯合中國科學院深海科學與工程研究所、中國科學院水生生物研究所、西北工業大學等單位科研人員完成的深海魚類研究重大研究成果，以題為“Evolution and genetic adaptation of fishes to the deep sea”發表在國際頂級期刊《Cell》上。該研究是在中國科學院部署實施的全球深淵深潛探索計劃（Global TREnD）支持下，基于我國自主深潛技術獲取的深海及深淵魚類樣本庫，首次實現從基因到生態系統層面的多維度突破。 2025年3月6日，由中國科學院全球深淵研究團隊何舜平研究員主導，聯合中國科學院深海科學與工程研究所、中國科學院水生生物研究所、西北工業大學等單位科研人員完成的深海魚類研究重大研究成果，以題為“Evolution and genetic adaptation of fishes to the deep sea”發表在國際頂級期刊《Cell》上。該研究是在中國科學院部署實施的全球深淵深潛探索計劃（Global TREnD）支持下，基于我國自主深潛技術獲取的深海及深淵魚類樣本庫，首次實現從基因到生態系統層面的多維度突破。國之重器：助力深淵科考該研究使用“探索一號”和“探索二號”科考船，以及我國自主研制的4500米級載人潛水器“深海勇士”號、全海深載人潛水器“奮斗者”號以及全海深著陸器“原位實驗”號、“天涯”號等裝備，通過對馬里亞納海溝、雅浦海溝、蒂阿曼蒂那深淵、瓦萊比-熱恩斯深淵、西南印度洋熱液、菲律賓海盆及南海等系列科考航次，覆蓋幾乎整個深海魚類棲息深度范圍（1218-7730米）的科學考察，獲得了6大典型深海魚類類群，共11種深海魚樣本，其中6種超深淵帶（>6,000米）樣本。11種深海魚類的采樣信息和形態特征科研積淀：深海魚類研究新突破自2017年，何舜平研究員率領團隊開展深海魚類研究。2019年該團隊公布首個已知棲息深度最深的魚類類群：馬里亞納海溝超深淵獅子魚（Pseudoliparis?swirei）的基因組，并解析了其獨特的深海適應機制，相關成果一經發表引起各大媒體的廣泛報道（2019，Nature ecology & evolution）。2019年至2024年該團隊相繼對深淵獅子魚的嗅覺和視覺系統的適應性進行了深入分析，并首次對其肝臟組織脂質組和蛋白質組進行了解析，全面系統的闡述了馬里亞納海溝深淵獅子魚的適應性演化機制（2019，GENES ；2023，eLife；2024, Water Biology and Security）。并先后對深海劍魚 (Xiphias gladius) 和平鰭旗魚 (Istiophorus platypterus)的恒溫演化機制、深海月魚（Lampris meggalopsis）和深海鰻鱺魚（Ilyophis brunneus）深海適應的分子機制進行了深入的研究（2021，Molecular Biology and Evolution；2022，Zoological Research；2022，SCIENCE CHINA Life Sciences）。深海以高壓、低溫和黑暗為特征，是地球上最極端的環境之一，卻孕育了獨特的生物群落。我國深潛裝備技術的發展加快了深海特殊生境生物樣品的采集，為深海生命科學研究提供了寶貴材料；多組學分析為解析深海生物成因與適應性演化提供了研究手段。基于前期積累的研究基礎該團隊再次取得系統性解析深淵魚類的成因和適應性演化的新突破。主要研究成果圖文摘要研究對從西太平洋至中印度洋海域，深度1218米到7730米水深，超深淵海溝、海盆和斷裂帶，熱液區及中國南海海域捕獲的11種深海魚類的基因組數據進行深入分析，構建了深海魚類的"生命進化樹"，揭示了脊椎動物征服深淵的史詩歷程。結果表明，大多數現存的深海魚類約在6500萬年前的大滅絕事件后才進入深海區域，而少數更古老的深海魚類類群在1億年前就已經開始適應深海環境，并可能在連續的大滅絕事件中存活。進一步的研究發現深海魚類基因組展現出較低的突變速率和較高的重復序列比例，同時，對深海黑暗環境也表現出不同層次的適應性變化。研究團隊進一步探討了脊椎動物應對高壓環境的分子機制。此前，能夠在高壓下穩定蛋白質結構的氧化三甲胺（TMAO）被認為是脊椎動物適應深海高壓環境的“抗壓神器”，隨深度增加，魚體內TMAO含量呈線性增加。團隊通過測定不同深度魚類肌肉組織中的TMAO含量，發現生存深度0-6000米的魚類，TMAO含量隨著深度增加而升高，但在6000米以下的深海魚類則未出現這一趨勢。這表明，TMAO并不能單獨解釋所有深海魚類在高壓下的適應機制，可能存在著更精妙的分子機制。更為突破性的發現是，所有生存深度在3000米以下的深海魚類均存在一種高度保守的rtf1基因突變（Q550L），進一步地體外實驗表明該變突顯著影響了轉錄效率，揭示了轉錄調控在深海高壓適應中的潛在作用。這一發現為揭示深海生物壓力適應的分子機制開辟了新的研究方向。此外，團隊還發現，來自馬里亞納海溝和菲律賓海溝的超深淵獅子魚，其肝臟組織中富集了極高水平的多氯聯苯（PCBs），這是一種常見的人工合成有機污染物。這一發現警示我們，人類活動已經對地球最深處的生物產生了深遠的影響。研究人員還對幾種典型的深海魚類的特異性的適應機制進行了深入的探討，結果表明不同類群深海魚類“各顯身手“，對深海極端環境均展現出獨特的適應機制。此外，該研究還對魚類肌肉組織多種代謝物（脂肪酸、氨基酸及重金屬污染物）和蛋白質組進行了全面的檢測。另一方面，對不同超深淵海溝深淵獅子魚群體遺傳分析結果表明：深海洋流可能是深淵魚類跨海溝基因交流的推動力。隨著人類探索深海的腳步加速進行，深海這片未知之地逐漸揭開神秘的面紗，該研究推進了我們對脊椎動物如何克服海洋最深區域環境挑戰的理解，突出繼續探索和保護這些獨特深海生態系統的必要性。該研究由中國科學院戰略性先導科技專項（B類）、中國科學院國際伙伴計劃、國家重點研發計劃、國家自然科學基金、海南省重大科技計劃以及 “全球深淵深潛探索計劃（Global TREnD）”支持。中國科學院深海科學與工程研究所徐涵博士后為本研究的第一作者，中國科學院水生生物研究所方成池副研究員與王成博士后、西北工業大學許文杰博士以及青島華大基因研究院宋躍為本研究共同第一作者；何舜平研究員、王堃教授和張海濱研究員為本研究共同通訊作者。論文鏈接： https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.01.002<!--!doctype-->
    2025-03-08
  • 廣州地化所范晶晶、王強等-CG：Mo同位素揭示俯沖陸殼對碰撞后斑巖銅礦形成的重要性
    ?斑巖銅礦作為全球銅、鉬、金的主要來源，傳統上認為其形成于大洋俯沖帶之上的巖漿弧環境，即俯沖洋殼脫水釋放含H?O、S、Cl的氧化流體，交代上覆地幔楔，誘發部分熔融，或俯沖洋殼熔融產生的熔體與地幔相互作用，形成富金屬的母巖漿。然而，阿爾卑斯?喜馬拉雅等碰撞造山帶中發現的形成于碰撞后環境中的斑巖銅礦，挑戰了傳統模型，關鍵問題為在無大洋板片流體的條件下，巖漿是如何氧化并富集成礦的。?針對上述科學問題，中國科學院廣州地球化學研究所王強研究員團隊聯合西北大學龍曉平研究員等，對青藏高原東岡底斯成礦帶的碰撞后（普遍認為印度?歐亞初始碰撞發生于62?59 Ma）成礦斑巖及相關侵入巖進行了詳細的Mo同位素分析，研究發現：（1）始新世花崗巖（44.9–53.2 Ma）：高δ??/??Mo值（0.37–0.58‰）、高Th/La（0.3–0.4），源于新特提斯洋俯沖改造的基性下地殼的部分熔融，巖漿源區可能存在再循環的缺氧大洋沉積物組分。（2）中新世高鎂閃長巖（~15 Ma）：極低δ??/??Mo值（-1.20‰至-0.92‰），源于受俯沖印度陸殼熔體交代的巖石圈地幔的部分熔融。（3）漸新世?中新世成礦斑巖（~30–15 Ma）：δ??/??Mo值變化范圍大（-0.85‰至0.34‰），反映了亞洲新生下地殼與印度陸殼熔體組分的混合（圖1）。（4）中新世無礦花崗巖（~15 Ma）：Mo同位素組成偏重（-0.14‰至0.23‰），且Th含量低（7.6–9.6 ppm），指示源區缺少或僅含少量俯沖陸殼組分。據此提出俯沖印度陸殼組分的加入可能對碰撞后斑巖系統的形成起著關鍵作用（圖2），可能的成礦機制為印度陸殼俯沖通過釋放氧化性熔體，改造上覆巖石圈的揮發分含量與氧化狀態。圖1.碰撞后成礦斑巖及相關侵入巖的Mo同位素與元素含量、比值及Sr-Nd同位素圖解圖2.碰撞后成礦斑巖δ98/95Mo-εNd(t)混合圖解?該研究利用Mo同位素來示蹤疊加有先前大洋俯沖印記的碰撞后巖漿巖的形成，不僅為揭示俯沖陸殼與上覆巖石圈相互作用提供了關鍵證據，而且深化了對碰撞造山帶成礦理論的理解。相關成果發表于國際地學期刊《Chemical Geology》，本研究受國家自然科學基金創新群體項目和第二次青藏科考等項目的聯合資助。?論文信息：Fan, J.J., Wang, Q*, Long, X.P., Wyman, D.A., Kerr, A.C., Li, J., Wang, Z.L., Gong, L., Xu,D.J.,Yang,Q.J.,Zhang,L.,Cui,Z.-X.,2025. Mo isotope evidence for the significance of subducted continental crust in formation of post-collisional porphyry Cu deposits. Chemical Geology?680,122683.?論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2025.122683
    2025-03-07
  • 廣州地化所曾建強、張艷利等-JGRA：原位控制實驗解耦光溫對萜烯排放影響
    ?準確估算陸地植物排放的高活性萜烯化合物（單萜烯和倍半萜烯）排放量是探討其空氣質量和氣候效應的重要前提。溫度和光照是影響萜烯排放最重要的兩個環境因子，明確萜烯排放的光、溫響應機制對準確估算至關重要。自然條件下，溫度和光照的變化具有協同性，這可能導致前期基于動態箱及冠層通量法等非控制實驗結果不能解析光溫響應機制。?針對這一問題，中國科學院廣州地球化學研究所王新明研究組博士后曾建強與張艷利研究員合作，針對亞熱帶典型優勢樹種尾葉桉（Eucalyptus urophylla），開展了葉片尺度的原位控制實驗，通過光照或溫度單一變量的梯度控制實驗，區分和量化了主要單萜烯排放的光、溫響應。同時，結合枝條尺度真實排放的動態箱測量，定性探究了次要單萜烯和倍半萜烯的排放機制。實驗結果表明：（1）排放的主要單萜烯中，β-羅勒烯（β‐ocimenes）與異戊二烯一樣，其排放完全依賴于光（光依賴因子LDF=1；圖1），而α-蒎烯（α‐pinene）和1,8-桉葉油醇（1,8‐cineole）排放則不受光照影響（LDF=0；圖2）；（2）盡管β-羅勒烯與α-蒎烯和1,8-桉葉油醇的光依賴性截然相反，但它們溫度敏感性β值（分別為0.095、0.071和0.102?K-1）卻十分接近，并和模型默認值0.1?K-1接近（圖3），而前期熱帶地區基于非控制實驗獲得的β值（0.2 K-1）顯著高于本研究結果，可能是未區分光照影響導致溫度敏感性存在高估。（3）基于動態箱的排放測量顯示（圖4），所有與β-羅勒烯結構類似的鏈狀單萜烯及α‐水芹烯（α‐phellandrene）的排放完全受光照影響（LDF=1），其它環狀單萜烯及倍半萜烯α‐長葉蒎烯（α‐longipinene）的排放不依賴于光（LDF=0），而其它倍半萜烯則表現為部分光依賴（0<LDF<1）。?這些研究結果表明，在進行排放模型模擬時，β-羅勒烯等鏈狀單萜烯可以使用和異戊二烯一樣的光溫依賴算法；主要環狀單萜烯需要使用指數溫度依賴算法，但β值存在差異；而對于多數倍半萜烯則需要使用混合模型。?本研究受到國家自然科學基金委創新研究群體項目、國家重點研發計劃項目、廣東省科技廳、廣州市科技局等項目的聯合資助。相關研究成果近期發表在Journal of Geophysical Research:?Atmospheres期刊。?論文信息：Zeng,J.?(曾建強),Zhang,Y.*?(張艷利),Pang,W.?(龐偉華),Ran,H.?(冉浩汎),?Mu,Z.?(牟兆斌),Guo,H.?(郭昊),Lu,Y. (魯鈺婷),Song,W.?(宋偉),and Wang,X.?(王新明),?2025. Decoupling?Temperature and Light Effects on Terpene?Emissions From Subtropical Eucalyptus:?Insights From Controlled Field Experiments.?Journal of Geophysical Research:?Atmospheres,130,e2024JD042616.?https://doi.org/10.1029/2024JD042616圖1. β-羅勒烯（β‐ocimenes）的光溫響應曲線圖2. α-蒎烯和1,8-桉葉油醇的光響應曲線圖3. 單萜烯溫度敏感性（β）對比圖4. 聚類分析確定不同萜烯的排放機制；de novo為排放全光依賴，pool為排放不依賴光
    2025-03-07
  • 廣州地化所劉志偉等—EPSL ：高溫高壓實驗限定地幔中硒和碲的豐度
    ?地球揮發份起源是當前地球科學領域研究的熱點。硫族元素硫(S)、硒(Se)和碲(Te)因為同時具有中等揮發性和親鐵性，是示蹤地球早期增生和揮發份起源的理想指示劑。地幔橄欖巖中S、Se和Te具有近球粒隕石的相對豐度，這一特征被認為是地球核-幔分異停止后碳質球粒隕石后期增生(late veneer)的結果。這一后期增生過程也被很多科學家認為是地球強親鐵元素(HSE)和很多其它揮發性元素(如碳、氮、氫等)的主要來源。然而，這一假說的基礎-地幔橄欖巖S、Se和Te近球粒隕石的相對豐度是否能代表真實的地幔成分還存在巨大的爭議。?近日，中國科學院廣州地球化學研究所劉志偉博士后與李元研究員合作，通過精確測定Se和Te在硫化物熔體與硅酸鹽熔體間的分配系數，探討了它們在硅酸鹽地幔中的豐度及其對地球揮發份起源的啟示，為這一爭議提供了新的見解，相關成果發表在國際知名期刊《Earth and Planetary Science Letters》。?研究團隊在1 GPa壓力、1200-1600°C溫度范圍內開展了系統的高溫高壓實驗，實驗結果發現Se和Te在硫化物與硅酸鹽熔體間的分配系數與硅酸鹽熔體中的FeO含量呈倒U型關系，而溫度和氧逸度的影響則非常小(圖1)。通過參數化擬合這些分配系數，研究團隊成功解釋了大洋中脊玄武巖（MORB）和氧化弧巖漿中Se和Te的地球化學行為。更為重要的是，研究團隊將這些分配系數應用于地幔部分熔融模型，結合來自太平洋-南極洋脊MORB的高精度Se和Te含量數據，估算了虧損地幔（DMM）和原始地幔（PM）的Se和Te豐度。結果表明，硅酸鹽地幔的Se和Te豐度遠低于前人的估算值，且具有超球粒隕石的S/Se和S/Te比值（圖2）。這一結果表明，硅酸鹽地幔的S、Se和Te豐度可能在地球主增生階段核-幔分異過程就已確立，而“后期增生”的貢獻相對較小。?這項研究不僅深化了我們對Se和Te在地球深部過程中的行為的理解，還為地球早期演化歷史和揮發份起源提供了新的線索。未來，研究團隊計劃進一步探索在地球深部巖漿洋條件下Se和Te的金屬-硅酸鹽熔體分配行為，以驗證當前對硅酸鹽地幔中Se和Te豐度的估計是否可以由地核形成過程解釋。論文信息：Zhi-Wei Liu (劉志偉)，Yuan Li （李元），2025. The partitioning of selenium and tellurium between sulfide liquid and silicate melt and their abundances in the silicate Earth. Earth and Planetary Science Letters 656, 119277.論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2025.119277圖1 Se和Te在硫化物熔體與硅酸鹽熔體間的分配系數。圖2 原始地幔中S、Se和Te的豐度
    2025-03-07
  • 廣州地化所林佳睿、鮮海洋等-NSR：嫦娥六號樣品研究揭示月球正背面空間環境差異
    ?月球正背面表現出顯著的二分性，其正面以廣闊的月海為主，而背面則以崎嶇的高地和密集的撞擊坑為特征。地月系統特殊的位置關系和地球磁場的影響導致了這種二分性還涉及月球所處的空間環境。空間環境影響著月球表面的長期演化過程。月球表面長期直接暴露于太空環境中，持續受到微隕石、太陽風和宇宙射線的直接作用，這一系列過程被稱為太空風化。樣品的太空風化特征能夠敏感地記錄出空間環境上的差異，然而月球背面樣品證據的缺乏，使得我們尚不清楚月球的空間環境是否存在與其地質地貌相似的二分性。?近日，中國科學院廣州地球化學研究所月球樣品研究團隊，在National Science Review（《國家科學評論》）發表題為“Differences in space weathering between the near and far side of the Moon: Evidence from Chang’e-6 samples”的研究論文。研究團隊從嫦娥六號任務的返回的首個月球背面樣品中發現了月球正背面的太空風化差異，為月球空間環境的二分性提供了基于樣品的證據。?研究團隊采用原位聚焦離子束（FIB）制樣方法，從嫦娥六號鏟取樣品CE6C0400YJFM003中的細粒粉末提取樣品，涵蓋了包括硅酸鹽、硫化物和氧化物在內的主要月球礦物（圖1），使用裝載了電子能量損失譜探測系統的高分辨透射電鏡對樣品進行了納米級礦物學研究。通過對比來自月球正面的嫦娥五號樣品、阿波羅樣品以及無大氣小行星Itokawa樣品的太空風化特征，研究了月球背面樣品與月球正面樣品、小行星樣品在太空風化特征上的差異，分析了太陽風輻射和微隕石撞擊等空間環境變量在太空風化過程中的相對貢獻。圖1 嫦娥六號樣品主要礦物的二次電子（SE）圖像（黃色矩形表示進行FIB制樣的位置）?研究結果表明，嫦娥六號樣品中缺乏在月球正面樣品和小行星樣品中常見的由微隕石撞擊產生的氣相沉積層，僅在隕硫鐵表面的多孔區域觀察到不屬于基底礦物的元素富集。此外，嫦娥六號樣品中硅酸鹽礦物表現出更薄的非晶層、較低的太陽風軌跡密度，說明嫦娥六號樣品暴露在太陽風中的時間更短；嫦娥六號樣品中含鐵礦物較大的納米鐵（npFe?）晶粒尺寸和較低的納米鐵（npFe?）密度表明太陽風輻射導致鐵元素的分離和聚集更為明顯。這些現象表明，盡管嫦娥六號樣品暴露在太陽風中的時間更短，但太陽風輻射在嫦娥六號樣品太空風化過程中的貢獻相較于月球正面樣品更高（圖2）。圖2 太陽風和（微）隕石撞擊在不同月球采樣點的相對影響。(a)太陽風在不同月球采樣點的相對影響。(b)（微）隕石撞擊在不同經度的相對通量。(c)太陽風和（微）隕石撞擊在不同月球采樣點的相對貢獻。?上述研究結果豐富了我們對無大氣天體表面各礦物在較短暴露時間內如何響應太空風化的認識，并為揭示月球空間環境如何驅動太空風化差異提供了關鍵指標。此外，此研究為月球空間環境的二分性提供了基于返回樣品的證據，突出了空間環境變量在太空風化過程中的關鍵作用，對理解太陽風輻射和微隕石撞擊如何協同塑造月球和其他無大氣天體的表面具有重要意義。?該研究受到中國科學院院長基金、中國科學院廣州地球化學研究所長基金和中國科學院青年創新促進會聯合資助。論文信息：Jiarui Lin（林佳睿）,?Haiyang Xian（鮮海洋）*,Yiping Yang（楊宜坪）,Shan Li（李珊）,?Jiaxin Xi（席佳鑫）,Xiaoju Lin（林梟舉）,Yao Xiao（肖瑤）,?Shengdong Chen（陳生東）,Chenyi Zhao（趙晨藝）,Miaomiao Zhang（張苗苗）,?Akira Tsuchiyama,Jianxi Zhu（朱建喜）*,Hongping He（何宏平）,?and Yi-Gang Xu（徐義剛）,2025. Differences in space weathering between the near and far side of the Moon: Evidence from Chang’e-6 samples, National Science Review. https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf087
    2025-03-07
  • 亞熱帶農業生態研究所生態水文研究團隊在喀斯特坡地土壤水分入滲及優先流過程研究取得新進展
    碳酸鹽巖溶蝕作用發育的喀斯特地貌占全球陸地面積約15%，并為1/4人口提供穩定水源。中國西南是全球喀斯特出露面積最大的區域，強烈的溶蝕作用使得西南喀斯特具有地表-地下二元三維水文結構特征，形成了土壤水分入滲速率快、優先流發育顯著且空間異質性極強的復雜水文格局。氣候變化背景下，這種快速滲透與弱儲水性雙重屬性增加區域巖溶干旱與洪澇的風險。當前研究圍繞土壤水分入滲基本特征、類型和路徑等方面開展了大量研究，但對入滲過程“快速性”的量化及其受巖土結構的控制作用仍不足，限制了喀斯特降雨-入滲-產流機制研究的進一步深化，制約了巖溶區域的水資源管理及其對氣候變化的響應。碳酸鹽巖溶蝕作用發育的喀斯特地貌占全球陸地面積約15%，并為1/4人口提供穩定水源。中國西南是全球喀斯特出露面積最大的區域，強烈的溶蝕作用使得西南喀斯特具有地表-地下二元三維水文結構特征，形成了土壤水分入滲速率快、優先流發育顯著且空間異質性極強的復雜水文格局。氣候變化背景下，這種快速滲透與弱儲水性雙重屬性增加區域巖溶干旱與洪澇的風險。當前研究圍繞土壤水分入滲基本特征、類型和路徑等方面開展了大量研究，但對入滲過程“快速性”的量化及其受巖土結構的控制作用仍不足，限制了喀斯特降雨-入滲-產流機制研究的進一步深化，制約了巖溶區域的水資源管理及其對氣候變化的響應。本研究依托中國科學院環江喀斯特生態系統觀測研究站，以地表-地下三維水土過程監測坡地小區為研究對象（圖1），開展長期高密度和高頻率（5-min）土壤水分動態觀測，基于時間序列分析量化坡地土壤水分常規入滲和優先流對降雨事件的響應特征，并進一步揭示以土壤厚度作為巖土結構代表因子對水分運動的影響機制。基于土壤水分對降雨的響應，量化響應時間、絕對變化和濕潤鋒運移速度。結果發現喀斯特區雨水可以更迅速穿透土壤剖面，表現為土壤水分濕潤鋒速度（1373 mm h-1）遠高于非喀斯特區（17mm h-1至610 mm h-1）。受微地形空間異質性影響，土壤水分響應時間和濕潤鋒速度由上坡到下坡、從表層到深層整體逐漸增大（圖2）。相對厚土覆蓋山坡，土壤水分入滲指標在淺土覆蓋山坡變幅更大、坡位之間差異更明顯，與土壤堆積弱化入滲過程受水力梯度影響有關。降雨量和強度對入滲的貢獻（30.9~63.9%）顯著高于前期水分條件（12.7~26.1%），并且土壤厚度的增加可能弱化地形和降雨特征對入滲過程的控制作用。結果強調精細監測在表征土壤水分入滲空間異質性方面的關鍵作用，并量化了喀斯特坡地水文過程快速性特征。基于分層土壤水分對降雨事件響應的先后順序區分了土壤大孔隙流和巖土界面優先流兩種類型。結果發現喀斯特坡地大孔隙流占主導（> 63%），但在短時間強降雨事件易觸發的巖土界面側向流也是重要的優先流類型。優先流出現頻率在下坡高于上坡，與土壤水力特性空間分布格局有關。在平均土壤較厚山坡，土壤深度與優先流頻率呈顯著負相關關系（R2=0.54）（圖3）。相對的，優先流頻率與土壤深度在淺土覆蓋山坡沒有相關性，但受到降雨強度和前期土壤水分的影響更突出。這些結果強調土壤厚度空間異質性對水分優先流特征的影響，進一步豐富了喀斯特坡地復雜的入滲-產流理論。研究成果分別以Regulation of preferential flow by soil thickness on small hillslopes with complex topography through intensive high‐frequency soil moisture monitoring和Characterizing rapid infiltration processes on complex hillslopes: Insights from soil moisture response to rainfall events為題發表在Journal of Hydrology（2024）和Nature Index期刊Geophysical Research Letters（2025），陳洪松研究員為通訊作者、張君博士后為第一作者。研究得到國家自然科學基金重點項目、區域聯合重點項目和青年基金項目支持。論文鏈接：1?2圖1 研究樣地概況、土壤水分監測點布設及土壤厚度空間分布圖2 不同坡位和深度土壤水分濕潤鋒運移速度圖3 高程和土壤厚度與優先流頻率相互關系
    2025-03-06
  • 華南國家植物園2024年植物分類成果
    地球上有多少物種？會不會存在一個生物分類學家都認同的生命之樹？這是Science雜志提出的生命科學125個基本問題中的兩大未解之謎。植物分類學作為一門基礎學科，致力于揭示植物世界的多樣性。通過分類、命名和歸類植物，分類學家為植物賦予名字，并探究物種之間的內在聯系，為我們理解錯綜復雜的生命之網提供第一手證據。2024年，得益于廣東省基礎與應用基礎研究旗艦項目——“生物多樣性”專項中的“廣東植物多樣性全域調查與評估”項目，以及廣東省重點領域研發計劃項目——“華南植物遷地保護與資源利用關鍵技術”項目等的資助，華南國家植物園的植物分類學家們在植物分類學研究領域取得了顯著的進展：發表新族1個（棒柱茜族Clavistigmateae），新屬2個（菊科親二菊屬Qineryangia）和茜草科棒柱茜屬Clavistigma），新種36個（涵蓋蕨類、竹類、藥用植物及特有類群）和新變種4個。此外，科研人員還提出了62個種級新組合、新名稱或替代名，恢復4個名稱種級地位，將18個名稱歸并為異名，并出版《The Sino-Himalayan Endemic Genus?Cremanthodium》《中國西沙群島野生植物資源》《廣東高等植物名錄及其地理分布》和《南嶺山地維管植物多樣性編目》等專著8部。這些成果不僅豐富了全球植物多樣性記錄，也為理解物種演化提供了新的科學依據。依托華南國家植物園自主開發的“生命網格”（BioGrid）智慧平臺與“銀杉（Cathaya）”標本管理系統，2024年助力華南國家植物園科研人員完成1.4萬份植物標本采集，智能化管理134批次3萬余號標本，共享超25萬條標本數據，實現了從野外調查到標本數字化的全流程高效管理，為生物多樣性調查、保護與智慧化管理提供新范式。完整成果匯編，請點擊附件，查閱《華南國家植物園植物分類成果匯編（2024年度）》。圖1. 鋸葉垂頭菊的野外圖片圖2. 貓兒石山苣苔的解剖圖片圖3. 陽春蜘蛛抱蛋的野外照片和解剖圖片圖4.?三指線蕨的墨線圖圖5. 肇慶德昭藤的墨線圖
    2025-03-06
  • 華南植物園揭示氮沉降對熱帶森林叢枝菌根真菌和土壤碳儲量的影響
    研究叢枝菌根真菌（AMF）群落結構和功能對于揭示陸地生態系統初級生產力和土壤有機碳儲量的養分限制至關重要。盡管理論模型和實驗研究均表明，在受磷限制的熱帶森林生態系統中，氮沉降可能會改變AMF的豐度和多樣性，但現有研究多采用超出實際大氣氮沉降水平的施氮實驗設計，其結論可能高估AMF對氮沉降的真實響應，進而影響熱帶和亞熱帶森林土壤碳匯功能的準確評估。中國科學院華南植物園鼎湖山站研究人員依托廣東省鼎湖山和鶴山國家野外研究站建立的長期模擬氮沉降平臺，選取5個亞熱帶森林進行AMF豐度和多樣性研究，同時結合全球熱帶和亞熱帶森林數據進行整合分析和比較。基于鼎湖山和鶴山的試驗研究表明，低氮添加處理（≤50 kg N ha-1 yr-1，與研究地點的背景氮沉降水平相當）對AMF的豐度和多樣性無顯著影響（圖1，2），該結論在其他熱帶和亞熱帶森林得到驗證（圖3）。然而，當前很多熱帶和亞熱帶森林采用高于實際氮沉降水平的氮添加處理（>50 kg N ha-1 yr-1），該處理下AMF的豐度和多樣性顯著降低（圖3）。另外，研究發現AMF的響應與植物碳、土壤養分有效性和土壤pH相關。研究結果進一步表明，當前大氣氮沉降可能不會通過介導AMF提高土壤碳固存（圖1）。鑒于全球多數地區（尤其是歐美和東亞等）的大氣氮沉降水平趨于穩定甚至開始下降，本研究揭示了早前基于高氮添加處理的研究結論可能會高估AMF的真實響應及其對土壤碳固存的影響，即實際大氣氮沉降對熱帶和亞熱帶森林AMF群落豐度和多樣性可能沒有促進或抑制作用。該項研究強調了重新評估實際大氣氮沉降水平對熱帶和亞熱帶森林中植物-真菌共生關系以及菌根真菌對土壤碳庫影響的必要性。相關研究成果以“Atmospheric nitrogen deposition has minor impacts on the abundance and diversity of arbuscular mycorrhizal fungi and their contribution to soil carbon stock in tropical forests”為題，近期發表在土壤學領域頂級期刊Soil Biology and Biochemistry（《土壤生物學與生物化學》）上。中國科學院華南植物園李安迪博士后為論文的第一作者，鄭棉海研究員為論文的通訊作者。該研究得到廣東省杰出青年基金、國家重點研發計劃青年科學家項目、中國科學院青年創新促進會、中國博士后科學基金和國家留學基金委的資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2025.109746圖1.?大氣氮沉降對熱帶森林AMF豐度和多樣性及土壤有機碳儲量影響的概念圖圖2.?氮添加對鼎湖山和鶴山森林AMF豐度和多樣性以及土壤有機碳的影響圖3.?低氮添加（a）和高氮添加（b）對熱帶森林AMF多樣性和豐度的影響，以及兩種氮添加水平下土壤AMF菌絲長度密度與土壤有機碳之間的關系?
    2025-03-05
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