印度-太平洋熱帶寡營養鹽區作為“珊瑚三角區”的分布中心，是全球珊瑚礁生物多樣性的頂峰。深刻理解熱帶寡營養鹽區營養鹽與海洋生產力的動態變化及其調控機制，是揭示熱帶珊瑚礁生態系統演變規律的根本前提，對于維護其生態安全與資源可持續性具有核心指導意義。近日，中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環境與島礁生態全國重點實驗室、邊緣海與大洋地質實驗室顏文研究員團隊在太平洋熱帶寡營養鹽區海洋生產力的環流驅動機制研究方面取得系列新認識。相關研究成果以“Enhanced North Pacific biological pump contributed to atmospheric carbon dioxide plateau during the B?lling-Aller?d period”為題，發表于國際知名期刊Communications Earth & Environment。副研究員朱小畏為論文第一作者，研究員黎剛和研究員顏文為共同通訊作者。溫鹽環流作為全球海洋營養鹽再分配的核心通道，其驅動的深海營養鹽上涌是維持表層海洋生產力的重要基礎，也是海洋碳循環中驅動“生物泵”運轉的重要一環。學界對其演化的研究，長期聚焦于兩個核心環節：一是大西洋深層水的下沉及其所產生的碳匯效應；另一方面是南大洋深層水的上涌及其所扮演的碳源作用。這兩個“閥門”被認為是海洋溫鹽環流調控大氣CO?的濃度變化的核心機制。然而，太平洋作為地表系統最大的碳儲庫，其環流體系在全球碳循環中的核心機制與貢獻，學界仍缺乏統一認識。自2018年起，研究團隊依托南海海洋研究所在南海南部采集的豐富沉積巖芯樣品，重點圍繞末次冰期以來熱帶太平洋海域的中深層環流體系的演變機制開展系列研究（Li et al.,2018;Zhang et al.,2025），旨在揭示太平洋中深層環流演化對熱帶低緯寡營養鹽區海洋生產力的調控機制。本次研究聚焦于末次冰消期B?lling-Aller?d（B/A）暖期大氣CO?濃度上升停滯這一科學謎題（Zhu et al.,2025）：在該時期，南大洋通風作用增強且生物泵效應減弱，導致大氣CO?含量顯著上升，然而南極冰芯記錄卻顯示其濃度在此期間保持穩定（圖1）。目前，無論是來自海洋表層CO?分壓的記錄重建，還是基于陸地碳匯的數值模擬，均未能查明平衡B/A暖期南大洋顯著碳源的關鍵機制。現代觀測表明，在北太平洋熱帶-副熱帶寡營養海區，海-氣CO?交換不僅受海溫調控的溶解泵作用支配，同時也受到營養鹽調控的生物泵效應的顯著影響，后者是影響該區域海洋碳匯的關鍵途徑。本研究基于南海南部兩個沉積柱樣，對末次冰消期古生產力進行了多指標重建，綜合運用長鏈二醇指標、菜籽甾醇與甲藻甾醇豐度、生源Ba含量以及底棲有孔蟲δ13C梯度等有機與無機地球化學指標，進行交叉驗證。所有指標均一致證實，南海南部在B/A暖期海洋生產力顯著上升（圖1）。進一步系統整理泛北太平洋地區已發表的古生產力記錄發現，該時期生產力的增強普遍存在于整個北太平洋熱帶-副熱帶寡營養海區。這一現象與B/A暖期北太平洋中層水（NPIW）減弱導致的深層營養鹽上涌增強密切相關。研究據此提出了B/A暖期平衡南大洋碳源的新猜想：太平洋中層水減弱-深部營養物質上涌增多+上層水體熱層化加劇-促進固氮作用協同驅動北太平洋寡營養區海洋生物泵及其碳匯增強（圖2）。本研究不僅揭示了廣闊的太平洋副熱帶-熱帶寡營養鹽區海洋生產力變化背后的環流調控機制，還提出了一個關于太平洋環流調控大氣CO?變化的潛在新途徑，同時對太平洋珊瑚礁發育具有深遠的營養學意義。當北太平洋中層水減弱時，深部營養物質和CO2上涌至透光層可為造礁珊瑚共生蟲黃藻光合作用提供充足原料，加速造礁珊瑚鈣化過程，進而促進珊瑚礁生產發育，成為重要的碳酸鹽巖碳匯。本研究得到了科技部重點研發計劃項目、國家自然科學基金、廣東省自然科學基金和中國科學院南海海洋研究所自主部署項目資助的資助。?相關論文信息：Xiaowei,Zhu,Shengyi Mao,Fen Chen,Gang Li* &Wen Yan* (2025). Enhanced North Pacific biological pump contributed to atmospheric carbon dioxide plateau during the B?lling-Aller?d period. Communications Earth & Environment,6,981.?論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s43247-025-02943-5#citeas圖1 末次冰期以來南極冰芯CO2 （a）和南大洋表層DpCO2（b）與南海沉積柱氮同位素（c）和有機-無機指標重建的生產力（d-g）對比圖2 末次冰消期（a：暖期；b：冷期）南大洋和北太平洋熱帶-亞熱帶的物理-生物地化過程驅動的表層-深層碳循環過程
中國科學院華南植物園聯合多家國內外科研機構在中國森林多樣性格局研究方面取得重要進展，相關成果以“Spatial patterns and future potential of tree species richness and structural diversity in China’s forests”為題，發表在Nature Ecology & Evolution雜志（論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41559-025-02922-1）。森林是地球上生物多樣性最為豐富的生態系統之一，在維持陸地生態系統功能方面發揮著至關重要的作用。為應對日益嚴峻的氣候變化和人類活動對自然林多樣性保護造成的壓力，中國作為主席國制定了《昆明-蒙特利爾全球生物多樣性框架》。在此背景下，從多維度視角系統評估森林的多樣性格局、驅動機制及其未來潛力，對于支撐國家生物多樣性保護戰略意義重大。過去二十年來，國內關于森林多樣性的研究主要集中在粗尺度（通常覆蓋數十萬公頃以上的面積）的伽馬多樣性，反映的是區域物種總數，難以揭示森林群落內部的真實物種共存狀態。相比之下，基于細尺度（通常覆蓋數百平方米的樣方）的研究能更準確反映群落內部的結構異質性，可為制定精準的生態保護和恢復措施提供更直接的科學依據。本研究基于全國近3400個自然林樣方數據，從更貼近生態過程的細尺度出發，同時評估了森林樹種豐富度和結構多樣性，并首次構建了精細尺度的中國自然林多樣性地圖。研究結果表明，兩類多樣性的驅動機制存在顯著差異：樹種豐富度主要受降水季節性的影響，其次為地形異質性和氣候穩定性；結構多樣性則主要由林齡決定，降水季節性和年降水量對其也有一定貢獻。模型預測結果表明，未來我國自然林的樹種豐富度和結構多樣性分別具有約36%和27%的提升潛力。該研究為落實《昆明—蒙特利爾全球生物多樣性框架》目標提供了數據支撐，也為推進精細化森林保護與管理提供了科學參考。中國科學院華南植物園武東海研究員表示，應全面認識未來森林多樣性變化帶來的機遇與挑戰。一方面，多樣性提升有助于增強森林生態系統穩定性和碳匯功能；另一方面，局地物種競爭加劇可能對珍稀瀕危物種形成壓力，亟需加強受威脅物種的就地和遷地保護，以兼顧多樣性提升與關鍵物種保護的雙重目標。中國科學院華南植物園博士后程昌錦為論文第一作者為，武東海研究員和劉菊秀研究員為論文通訊作者。其他合作者包括華南植物園閆俊華研究員、唐旭利研究員、徐文芳副研究員、林方美博士和周泳詩博士，南京信息工程大學周國逸教授，北京大學王少鵬教授，中國科學院植物研究所馬克平研究員和蘇艷軍研究員，香港大學吳錦教授，美國康奈爾大學徐湘濤教授，中國科學院成都山地災害與環境研究所王根緒研究員，中國科學院水利部水土保持研究所杜盛研究員，中國科學院地理科學與資源研究所李勝功研究員，曲阜師范大學韓士杰教授和中國科學院西雙版納熱帶植物園馬友鑫研究員。該研究得到廣東省重點領域研發計劃和國家重點研發計劃等項目資助。圖. 中國自然林樹種豐富度和結構多樣性的空間格局（a, c）及未來潛力（b, d）。
中國科學院深圳先進技術研究院醫學成像科學與技術系統全國重點實驗室胡戰利研究員、吳垠研究員，聯合中國醫學科學院腫瘤醫院深圳醫院團隊在化學交換飽和轉移磁共振成像領域，構建了“運動-強度聯合校正”框架，解決了CEST序列中運動錯位與強度變化的耦合難題。相關成果以"FE-DIC-Based motion and intensity correction for enhanced CEST-MRI registration"為題，發表在生物醫學成像領域知名期刊IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics上。近日，中國科學院深圳先進技術研究院醫學成像科學與技術系統全國重點實驗室胡戰利研究員、吳垠研究員，聯合中國醫學科學院腫瘤醫院深圳醫院團隊在化學交換飽和轉移磁共振成像（CEST-MRI）領域，構建了“運動-強度聯合校正”框架，解決了CEST序列中運動錯位與強度變化的耦合難題。相關成果以"FE-DIC-Based motion and intensity correction for enhanced CEST-MRI registration"為題，發表在生物醫學成像領域知名期刊IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics上。CEST-MRI作為一種無創反映組織代謝、微環境及分子交換特性的先進磁共振成像技術，正逐步應用于腦卒中、腫瘤及心肌代謝等領域。與常規 MRI 不同，CEST-MRI 需要在多個頻率偏移點連續采集，掃描時間往往從數分鐘到十余分鐘。呼吸、心跳和體位輕微變化都可能導致幀間錯位，而參數圖又依賴對整個動態序列的逐像素整合，微小運動即可引入明顯偏差，從而影響定量結果和臨床診斷。與此同時，不同頻率偏移點的飽和效應與組織對比度差異顯著，圖像在“發生運動”的同時還在“持續變亮變暗”，使得現有配準方法難以有效工作。因此，如何解決運動與強度變化之間的強耦合，已成為 CEST-MRI 實現精準定量的關鍵技術挑戰。研究團隊在有限元數字圖像相關（FE-DIC）基礎上，構建了面向 CEST-MRI 的交替式運動-強度聯合校正框架（圖1）。一方面，通過力學正則化在有限元網格上估計時空連續、組織一致的位移場；另一方面，在每輪運動校正后自適應更新全局亮度和對比度，以補償頻率依賴性的強度變化。二者以迭代交替的方式緊密耦合，使運動估計不再受強度變化干擾、強度校正也不再受到殘余運動限制，從而實現了對 CEST-MRI 動態序列的協同優化配準。研究團隊在模擬肝臟、健康志愿者腦部以及巴馬豬心臟三類數據上系統驗證了該方法，并與多種主流傳統配準算法及深度學習模型進行了對比。結果顯示，所提出的運動-強度聯合校正框架在不同器官和不同運動幅度下均取得更高的配準精度（圖2和圖3），顯著提升了酰胺質子轉移（APT）和肌酸（Cr）等參數圖的質量與時間一致性（圖4），為 CEST-MRI 代謝參數的精準定量提供了更加可靠的影像基礎。中國科學院深圳先進技術研究院胡戰利研究員、吳垠研究員和中國醫學科學院腫瘤醫院深圳醫院羅德紅主任為論文共同通訊作者。中國科學院深圳先進技術研究院與中國醫學科學院腫瘤醫院深圳醫院聯培博士后劉海洲、中國醫學科學院腫瘤醫院深圳醫院鄭怡嘉技師和劉周副主任醫師為論文共同第一作者。該研究得到了醫學成像科學與技術系統全國重點實驗室、國家自然科學基金（數學天元重點專項）、國家重點研發計劃（重大科學儀器設備研發重點專項）、廣東省自然科學基金（卓越青年團隊項目）和深圳市科技重大專項等項目的資助。原文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/11016183圖1：提出的交替式運動-強度聯合校正框架圖2：腦部圖像在?ω = –1.2 ppm下的配準結果對比圖圖3：心肌圖像在不同方法下的配準殘差與結構對比圖圖4: CEST參數圖校正前后對比：（a）APT圖，（b）Cr圖
2025年11月26日，中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院細胞器與干細胞研究組在Nature Communications期刊上發表了題為“Microprotein PLUM encoded by Lin28b uORF is a cytoplasmic determinant of pluripotency and embryonic development”的研究論文。2025年11月26日，中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院細胞器與干細胞研究組在Nature Communications期刊上發表了題為“Microprotein PLUM encoded by Lin28b uORF is a cytoplasmic determinant of pluripotency and embryonic development”的研究論文，發現多能性代謝因子Lin28b上游5’UTR區的選擇性翻譯可產生一個全新蛋白PLUM（Pluripotency-associated Lin28b uORF-encoded Microprotein），而這一翻譯特異發生在著床后的Primed狀態。PLUM敲除可促使小鼠Primed狀態多能干細胞以接近100%的效率同步轉變為Na?ve狀態，并可導致小鼠胚胎著床缺陷。機制上，PLUM與RNA結合蛋白L1td1相互作用調控其相分離能力，并影響P顆粒組裝，從而調控多能性與線粒體呼吸鏈復合物基因表達。本工作揭示了多能干細胞中首個由非經典閱讀框編碼的功能蛋白PLUM，在亞細胞水平連接無膜細胞器的RNA調控與線粒體代謝的翻譯重塑，在多能性與胚胎發育中發揮關鍵的決定性作用。翻譯與代謝的相互調控是細胞可塑性的基礎。胚胎早期發育可分為著床前和著床后兩個階段，對應著體外培養時兩種穩定且可互相轉變的多能性干細胞狀態：原始態（Na?ve）與始發態（Primed）。早期發育與多能干細胞命運在表觀遺傳、轉錄、代謝等層次進行了深入研究，而在翻譯階段，以往研究主要聚焦于已知蛋白的翻譯，基因組中是否存在未被挖掘的“暗物質蛋白”調控代謝與早期發育，仍然是一個謎。團隊利用核糖體測序技術發現在Primed多能干細胞中，Lin28b的5’UTR區特異性翻譯產生微蛋白PLUM，且呈胞質點狀聚集分布。通過構建基因敲除模型，研究證實PLUM缺失會使 Primed多能干細胞幾乎以100%效率轉變為Na?ve狀態，并導致胚胎著床顯著受損，表明PLUM 對多能干細胞命運具有決定性作用。機制研究表明，PLUM與RNA結合蛋白L1td1直接互作，調控其胞質凝聚體和相分離，進而改變其結合的下游RNA，提高Tfcp2l1、Zfp42?等Na?ve多能性基因的RNA 穩定性提高，激活氧化磷酸化基因表達。同時，PLUM缺失也破壞了細胞中負責 mRNA 降解的P顆粒，其中富集編碼線粒體復合物I和V的基因mRNA，提示PLUM可能通過P顆粒組裝調控線粒體功能。綜上，基因組中大量“非編碼區”曾被視作 “暗物質”，而今，團隊揭示這一PLUM的新蛋白，掌控著干細胞命運的“開關”， 是迄今為止極少數能實現“決定性誘導”的細胞因子之一。研究同時證明，PLUM的缺失會導致小鼠胚胎著床失敗，說明它在生命最初階段扮演著不可或缺的角色。機制研究將“RNA調控-相分離-線粒體代謝”三者串聯，揭示細胞質事件如何反向決定細胞核的多能性狀態。該研究不僅為理解多能干細胞命運決定提供全新視角，也為優化多能干細胞狀態、改善輔助生殖胚胎質量提供了全新的理論基礎與潛在干預靶點。本研究獲國家重點研發項目、中國科學院、國家自然科學基金、中國科學院青年創新促進會、廣東省和廣州市的經費支持。劉興國研究員為文章唯一通訊作者。郝志紅、鄔毅、黃奕樂、張茂雷為文章的并列第一作者。論文鏈接圖注：PLUM的中文含義是“青梅”。李白的一首《靜夜思》傾訴了床前思念的情景，“implantation-著床”這一早期發育的重要階段中，“PLUM-青梅”起了決定性作用，正是“明月浸虛堂，孤影怯著床”。李白的另一首《長干行》是“青梅竹馬”這一成語的來源，正是“遙望竹馬來，共弄青梅香”。（來自劉興國研究員的創意）
該研究建立了人體腸道微生物的蛋白質結構組數據庫和結構檢索方法，顯著提高了對噬菌體蛋白、菌源宿主同工酶等功能暗物質的預測能力大幅提高了噬菌體蛋白、菌源宿主同工酶的功能識別能力。基于這一方法，研究團隊成功驗證了腸道致病菌的噬菌體裂解酶，并首次揭示了腸道細菌的褪黑素合成途徑。人類腸道微生物組蘊藏著上千萬個基因，這些基因所編碼的蛋白質在人體的代謝、免疫等過程中發揮重要作用，也是開發疾病治療新技術的重要資源庫。然而，微生物蛋白質的進化多樣性，給基于序列同源的功能推斷方法帶來了挑戰。例如，在腸道噬菌體基因組中，有超過75%的蛋白無法注釋功能。此外，腸道細菌中廣泛存在宿主同工酶，但是這些酶與其真核同源基因蛋白的序列同源性很低，往往難以被識別。與序列相比，蛋白質的三維結構在進化中往往更為保守，這為解析腸道微生物的功能暗物質提供了新的研究思路——通過結構信息來推測蛋白質功能。腸道微生物的功能研究亟需從“序列檢索”走向“結構檢索”的新范式。2025年11月26日，中國科學院深圳先進技術研究院定量合成生物學全國重點實驗室、合成生物學研究所（以下簡稱“深圳先進院合成所”）戴磊研究員課題組聯合北京大學汪鍇研究員、香港中文大學李煜教授的合作團隊在Cell Host & Microbe發表了題為"Exploring Functional Insights into the Human Gut Microbiome via the Structural Proteome"的研究論文。該研究建立了人體腸道微生物的蛋白質結構組數據庫和結構檢索方法，顯著提高了對噬菌體蛋白、菌源宿主同工酶等功能暗物質的預測能力大幅提高了噬菌體蛋白、菌源宿主同工酶的功能識別能力。基于這一方法，研究團隊成功驗證了腸道致病菌的噬菌體裂解酶，并首次揭示了腸道細菌的褪黑素合成途徑。構建人體腸道微生物蛋白質結構組數據庫首先，研究團隊構建了人體腸道微生物蛋白質結構組數據庫 （human Gut Microbial Protein Structure database，https://www.gmpsdb.cn/）。該數據庫涵蓋968個腸道細菌和1255個腸道噬菌體基因組所編碼的約270萬個蛋白結構（圖1）。噬菌體蛋白的結構聚類與功能驗證由于噬菌體基因組的快速進化，大部分噬菌體編碼的蛋白難以通過序列比對進行注釋。研究團隊采用結構比對和聚類方法，研究噬菌體蛋白的功能注釋和進化規律，發現許多噬菌體蛋白與已知功能蛋白之間存在結構相似度，可以大幅提高噬菌體蛋白的功能推斷能力（圖2）。噬菌體裂解酶是一種噬菌體編碼的溶菌酶，能夠高效切割細菌細胞壁。通過系統分析噬菌體裂解酶的結構多樣性，研究團隊發現其存在結構域重排的進化機制。進而選取人體腸道致病菌噬菌體來源的裂解酶，通過合成生物學技術，成功驗證了其針對人體腸道致病菌的裂解活性（圖3）。此外，一部分噬菌體裂解酶具有很高的物種靶向性，有望成為微生物組精準編輯的平臺技術。腸道菌源-宿主同工酶的結構檢索與功能驗證研究團隊進一步將結構檢索的方法拓展至腸道菌源的宿主同工酶。前期研究發現，腸道細菌編碼的酶能模擬宿主酶的功能，參與疾病的發生發展過程。通過結構檢索，研究團隊在青春雙歧桿菌（Bifidobacterium adolescentis）、多形擬桿菌（Bacteroides dorei）中發現了參與褪黑素合成的關鍵酶，首次揭示了腸道微生物的褪黑素合成途徑（圖4）。動物實驗表明，菌源酶能夠顯著調節宿主體內的褪黑素水平，進而影響腸道生理與疾病狀態（圖5）。最后，研究團隊開發了人工智能方法Dense Enzyme Retrieval(DEER)，能夠快速、高效識別同工酶，其性能顯著優于現有的基于序列或結構比對的方法（圖6）。DEER的模型訓練運用了融合結構信息的蛋白質語言模型及對比學習技術，實現了對酶功能的準確預測；DEER模型的推理運用了密集檢索技術，實現不依賴比對的快速檢索；DEER模型的框架不僅適用于遠源酶的挖掘，未來還可進一步拓展到其他功能的蛋白研究。綜上所述，本研究提出蛋白結構檢索的微生物組功能研究范式，不僅建立了人體腸道微生物蛋白質結構組數據庫，還驗證了多種噬菌體裂解酶和菌源宿主同工酶的功能，為解析人體腸道微生物組的功能暗物質提供了重要的工具和思路。深圳先進院合成所戴磊研究員是本研究的主要通訊作者，北京大學汪鍇研究員和香港中文大學李煜教授為共同通訊作者。深圳先進院合成所助理研究員劉紅賓博士是本研究的第一作者，深圳先進院合成所助理研究員沈俊濤博士、北京大學張志威博士、香港中文大學王久銘博士、深圳先進院合成所張成辛研究員為論文的共同第一作者。北京大學姜長濤教授、智峪裕生科王晟博士、深圳先進院合成所司同研究員和馬迎飛研究員對于本研究提供了重要支持。該項研究成果獲得國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目的資助。本研究獲得了深圳合成生物研究重大科技基礎設施和深圳合成生物學創新研究院公共技術平臺提供的支持。戴磊課題組在定量生物學與合成生物學的交叉領域開展研究，致力于實現復雜微生物組在基因層次、群落層次的功能預測和精準編輯。近年來，以通訊作者（含共同） 在Cell Host & Microbe（2025，2023）、Nature Biomedical Engineering (in press)、 Nature Communications（2025，2024，2023）、The ISME Journal（2022）等期刊發表研究論文。課題組長期招收人工智能、合成生物學、微生物組學等相關專業博士后，聯系郵箱：lei.dai@siat.ac.cn。<!--!doctype-->原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.chom.2025.11.001圖1.?人體腸道微生物的蛋白質結構組數據庫圖2.?基于結構聚類的噬菌體蛋白功能推斷圖3.?針對人體腸道致病菌的噬菌體裂解酶活性驗證圖4.?基于結構檢索發現腸道菌的褪黑素合成酶圖5.?菌源酶能夠顯著調節宿主體內的褪黑素水平圖6.基于人工智能DEER的腸道菌源宿主同工酶挖掘
近日，中國科學院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質重點實驗室（OMG）趙明輝研究員團隊，聯合海南熱帶海洋學院、浙江海洋大學及中國科學院地質與地球物理研究所等相關團隊，在海山俯沖動力學機制研究方向取得重要進展。相關成果發表于國際地學權威期刊Geophysical Research Letters。副研究員曹令敏為第一和通訊作者，浙江海洋大學副教授何小波為共同通訊作者。呂宋島北部處于歐亞板塊與菲律賓海板塊匯聚邊界，是全球最典型的成熟俯沖帶之一。馬尼拉海溝正持續吞噬一系列巨型海山，這些“地形異常體”如何重塑上覆板塊應力場、如何調控深部變形與地震活動，長期缺乏直接、系統的地震學觀測證據。研究團隊利用近震 S 波分裂方法，結合頻率–延遲時間依賴性分析，構建了從地殼到上地幔 150 km 深度的各向異性分布特征(圖1)。結果顯示：在海山俯沖區，快波極化方向整體垂直于海溝走向，且延遲時間隨頻率顯著變化，指示強烈的定向裂隙系統與流體活動。分析表明，海山、海脊等古洋殼地貌俯沖后會引起應力重新分布，促進裂隙定向發育及局部流體滲入，從而在地殼、地幔楔以及俯沖板片內部形成各向異性結構(圖2)，其成因與含流體裂隙和部分蛇紋石化過程密切相關。海山俯沖會加劇板片斷層或界面附近的水化和弱化過程，降低該區域的界面耦合程度，使構造變形更易通過慢滑移事件或中小尺度地震釋放。由于耦合度下降，這類區域難以有效積累足夠的應力，因此可能不利于大型界面破裂的形成。該研究在區域尺度給出海山俯沖控制深部變形與地震活動模式的直接地震學證據，證實“大型地形異常體”可在俯沖帶留下可識別的“各向異性指紋”。成果不僅為揭示俯沖帶應力調整提供了新視角，也為評估南海東部潛在地震風險提供了關鍵的地球物理依據。該研究得到國家自然科學基金和中國科學院南海海洋研究所發展基金等項目資助。論文信息：Cao,L.,He,X.,Zhao,L.,Huang,B.‐S.,Hao,T.,Zhao,M.,et al. (2025). Frequency‐dependent anisotropy and upper plate deformation due to seamount subduction in northern Luzon. Geophysical Research Letters,52,e2025GL119325.原文鏈接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2025GL119325圖1 來自不同深度的地震的剪切波分裂結果圖2 馬尼拉俯沖帶海山俯沖驅動地殼-上地幔變形模式圖
近日，中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環境實驗室（LTO）王鑫研究員團隊在北極氣候變化研究中取得重要進展。首次揭示了厄爾尼諾-南方濤動（ENSO）對白令海冬季海冰的控制機制在20世紀90年代中期發生根本性轉變，其中北太平洋經向模態（NPMM）的關鍵橋梁作用顯著增強。該研究成果以“ENSO’s Changing Grip on Bering Sea Ice: The Emerging Control of the North Pacific Meridional Mode”為題，發表在國際知名學術期刊Science Advances上。LTO副研究員陳潔鵬為論文第一作者，研究員王鑫和工程師陳昇為共同通訊作者，合作者還包括研究員王春在、研究員張磊、副研究員何卓琪，加州大學爾灣分校教授Jin-Yi Yu和中山大學教授劉驥平。白令海冬季海冰作為區域氣候系統的重要調節器，其年際變化長期被認為主要受ENSO調控。傳統觀點認為ENSO通過影響阿留申低壓的強度與位置，改變白令海區域的風場和熱通量，最終影響海冰范圍，且這一關系被認為相對穩定。然而，本研究通過綜合分析觀測資析和數值模擬試驗，發現該“遙控”機制在20世紀90年代中期發生明顯轉折。研究顯示，在20世紀90年代中期之前，東太平洋型ENSO主導了與白令海海冰之間的正相關關系；此后，隨著中太平洋型ENSO事件頻率增加，兩者關系逆轉為負相關，這一轉變的核心機制在于中太平洋型ENSO與NPMM之間的耦合顯著增強（圖1）。當兩者協同作用時，會激發一支向極地傳播的羅斯貝波列，如同架設了一座從熱帶經副熱帶延伸至白令海的“大氣橋梁”。該波列在白令海區域引發異常偏南風，一方面阻礙北極浮冰向南輸送，另一方面促進低緯度暖濕空氣北上，共同導致海冰范圍減少（圖2）。值得注意的是，NPMM變率的增強及其與中太平洋型ENSO耦合的穩固化，是這一遙相關路徑影響力放大的關鍵。自20世紀90年代以來，在多尺度氣候動力學過程（如大西洋多年代際振蕩、熱帶輻合帶位移等）協同作用下，NPMM變率顯著增大，成為更有效的“信號放大器”，將熱帶中太平洋海溫異常信號更強勁地傳遞至副極地地區。量化分析表明，與NPMM單獨作用相比，其與中太平洋型ENSO的耦合使后者對白令海海冰變率的解釋貢獻提升了38.9%。這一發現對未來的氣候預測具有重要意義。在全球變暖背景下，氣候模型預測中太平洋型ENSO事件將更頻繁發生，其與NPMM的關聯可能進一步加強。這意味著，本研究揭示的“副熱帶-副極地”遙相關路徑對未來白令海乃至更廣泛的太平洋-北極區域海冰變化的控制力將持續上升。因此，改進氣候模式對ENSO多樣性、NPMM動力學及其耦合效應的刻畫，將成為準確預估北極海冰及其氣候與環境效應的關鍵。該項研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、廣州市科技計劃項目和中國科學院青年創新促進會等共同資助。圖1 白令海冬季海冰密集度（SIC）年際變率及其與ENSO的21年滑動相關關系（1979–2022）。橙色虛線：1–3月（JFM?）白令海SIC的21年滑動標準差（表征變率強度）；黑色實線：前一年夏季（JJA?）Ni?o3.4指數與JFM?白令海SIC的滑動相關系數；藍色（紅色）實線：剔除Ni?o4（Ni?o3）影響后，JJA? Ni?o3（Ni?o4）指數與JFM?白令海SIC的偏相關系數。圖2 NPMM調制下中太平洋型ENSO對白令海冬季海冰影響的機制轉變示意圖。(A)1978-1994年：赤道中太平洋暖海溫異常激發類PNA型的大氣遙相關波列，在對流層高層于北美北部形成顯著高壓異常，而低層反氣旋較弱。此環流結構不利于暖空氣向北輸送和海冰南向輸運，白令海海冰變化不顯著。(B)1995-2021年：中太平洋型厄爾尼諾與正位相NPMM耦合，增強并西移了向極傳播的羅斯貝波列。北美西北部及至白令海上空高壓異常增強。白令海東部低層反氣旋引發持續南風異常，一方面阻礙海冰南輸，一方面促進暖濕空氣北進，共同造成白令海海冰顯著減少。相關論文信息：Chen,J.,Yu,J.Y.,Wang,C.,Liu,J.,Wang,X.,Chen,S.,Zhang,L.,He,Z. (2025) ENSO's changing grip on Bering Sea ice: the emerging control of the North Pacific Meridional Mode. Sci. Adv. 11(47). https://doi.org/10.1126/sciadv.ady2329.原文鏈接：https://doi.org/10.1126/sciadv.ady2329
近期，中國科學院華南植物園恢復生態學研究團隊在熱帶森林土壤碳磷循環對養分輸入的響應機制方面取得重要進展。研究顯示，長期磷添加導致土壤總磷含量激增超過3倍，卻未顯著提升土壤有機碳儲量。該研究首次實證了土壤“碳庫穩定、磷庫飆升”的解耦現象，對“磷限制是制約熱帶高度風化土壤碳固存關鍵因素”的傳統觀點提出挑戰，為全球變化背景下熱帶森林的可持續管理提供了全新科學依據。全球養分失衡引發的生態謎題人類活動導致的氮、磷沉降不斷加劇，正深刻改變全球生物地球化學循環格局。熱帶森林土壤碳庫占全球陸地土壤碳儲量的30%以上，其穩定性直接關系到氣候調節功能。傳統理論認為，熱帶土壤碳穩定性與磷的有效性密切相關，磷的缺乏會抑制土壤固碳過程。然而，長期氮磷輸入失衡將如何重塑土壤碳磷之間的耦合關系，一直是學界懸而未決的關鍵問題。長期定位觀測揭示關鍵機制研究團隊依托中國科學院小良熱帶海岸生態系統研究站的長期土壤氮磷添加實驗平臺（始建于2009年），綜合運用固體13C核磁共振、液體31P核磁共振光譜以及土壤有機碳分級等技術，系統解析了熱帶森林土壤中顆粒態有機質（POM）與礦物結合態有機質（MAOM）兩大功能碳庫中碳、磷含量及其化學形態對養分輸入的響應。其中，POM主要來源于植物殘體，周轉速率較快；MAOM則以微生物轉化產物為主，通過與礦物結合實現長期穩定固存，二者共同調控土壤碳的持久性。核心發現：土壤碳磷對養分輸入的響應“分道揚鑣”（1）碳庫“保持穩定”：養分添加對土壤有機碳濃度、碳庫分配格局及其化學組成均未產生顯著影響。這與傳統認知中“磷添加促進熱帶土壤碳積累”的觀點相悖，表明僅提高磷有效性并不能有效激發土壤碳匯功能。研究推測，這可能與微生物激發效應促進碳礦化、熱帶土壤礦物結合位點趨于飽和等多種機制有關。（2）磷庫“激增逾三倍”：磷添加（包括單獨施磷及氮磷配施）使土壤總磷和無機磷含量顯著上升，增幅超過三倍，且這一增長主要發生在POM組分中，MAOM中的磷含量則維持穩定。同時，磷添加引起土壤碳磷比與氮磷比顯著下降，有機磷比例降低，無機磷比例上升。（3）功能碳庫“角色分明”：POM作為“響應庫”，其磷含量與無機磷呈正相關，與有機磷呈負相關；MAOM則作為“穩定庫”，其磷的穩定性主要受礦物保護機制支配。值得注意的是，MAOM中磷濃度與土壤芳香碳含量、微生物殘體貢獻呈負相關，暗示過量磷輸入可能干擾微生物介導的長期碳穩定過程。圖1. 不同養分添加下熱帶森林土壤有機碳與磷的化學組成。注：土壤13C NMR譜圖（a）、碳化學組分（b）、31P NMR譜圖（c）及磷化學組分（d）。Pyro，焦磷酸鹽磷；O-P，正磷酸鹽磷；P-diester，磷酸二酯磷；O-mono，磷酸單酯磷。CK，不施肥；N，施氮肥；P，施磷肥；NP，氮磷肥配施。圖2. 長期氮磷添加下熱帶森林土壤碳庫與磷庫演變軌跡的概念圖管理啟示與全球意義該研究首次揭示長期磷沉降背景下熱帶森林土壤碳磷循環的化學解耦機制，指出持續的磷輸入可在礦物表面形成“遺留磷”，從而降低MAOM的形成效率，潛在地削弱土壤的長期碳匯功能。論文通訊作者劉占鋒研究員強調，熱帶地區應因地制宜制定養分管理策略，避免盲目增施磷肥，以維護碳磷平衡與生態系統穩定。研究成果也為全球土壤碳模型提供了關鍵參數，有助于更精準地預測氣候變化背景下熱帶森林的碳匯潛力。研究團隊后續將結合同位素示蹤、X射線吸收光譜及微生物功能基因分析等技術，進一步解析POM中無機磷的來源，評估季節動態對碳磷解耦過程的影響，為熱帶生態系統的可持續管理提供更系統的科學支撐。相關研究成果以“Divergent chemical responses of soil carbon and phosphorus to nutrient addition mediated by functional carbon pools in tropical forests”為題發表在國際學術期刊Plant and Soil上。華南植物園鶴山站博士后李騰騰為論文第一作者，劉占鋒研究員為通訊作者。該研究獲廣東省重點領域研發計劃、國家自然科學基金等項目的資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1007/s11104-025-08102-1
