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1.北极绿化过程揭示的复杂性

标题：Complexity revealed in the greening of the Arctic

期刊：Nature Climate Change

DOI:10.1038/s41558-019-0688-1

摘要：随着北极的变暖，植被正在做出反应。卫星测量显示高纬度地区存在广泛的绿化过程。这种“北极绿化”是世界上对全球气候变化最重要的大规模生态反应之一。然而，学界正在形成共识，即所谓北极绿化和褐化趋势的根本原因和未来动态都比之前认为的更复杂、更多变，并存在更多的内在尺度依赖。本文总结了观察和解释高纬度绿化的复杂性，以确定未来研究的重点。本文将卫星和近程遥感与原地数据相结合，同时考虑到不确定性和规模问题，将推动对过去、现在和未来北极植被变化的研究进一步发展。

2.宏基因组学揭示的北极和南极海洋微生物群的结构和功能

标题：Structure and function of the Arctic and Antarctic marine microbiota as revealed by metagenomics

期刊：Microbiome

DOI:10.1186/s40168-020-00826-9

摘要：北极和南极是地球上地理距离最遥远的两个生物区。最近的取样工作和随后的宏基因组学研究揭示了全球海洋微生物的多样性和功能，然而极地地区的微生物群还没有被纳入这种全球分析中。

本文对从北极区和南极区28个地点不同深度收集的海水样本（n = 60）进行了宏基因组研究，同时还对来自“塔拉海洋”项目的宏基因组数据进行了研究。超过7500（19%）个的极地海水衍生的可操作分类单位（operational taxonomic units, OTUs）在“塔拉海洋”数据集中无法识别；超过390万个蛋白质编码基因同源物在海洋微生物参考基因目录（Ocean Microbial Reference Gene Catalog）中没有命中。对从极地海水微生物组中回收的214个宏基因组组装（metagenome assembled genomes, MAGs）进行分析，发现在极地地区普遍存在的菌株，在温带海水中几乎检测不到。这些微生物的代谢途径重建结果表明，它们具有糖类和脂类生物合成、硝酸盐和硫酸盐还原以及二氧化碳固定的多功能性。北极和南极微生物组的比较结果表明，抗生素抗性基因在北极微生物组中富集，而DNA重组等功能在南极微生物组中富集。

3.利用简单的数值方案与全球陆地表面模型对永久冻土融化导致的温室气体排放进行预测

标题：Future projection of greenhouse gas emissions due to permafrost degradation using a simple numerical scheme with a global land surface model

期刊：Progress in Earth and Planetary Science

DOI:10.1186/s40645-020-00366-8

摘要：据报道，耶多玛层是北极地区含有大量地下冰的永久冻土层，正在迅速融化。在这项研究中，我们开发了永冻土退化和温室气体排放模型（Permafrost Degradation and Greenhouse gasses Emission Model, PDGEM），描述了由于气候变化和温室气体（greenhouse gas, GHG）排放导致的包括耶多玛层在内的北极永冻土的解冻。PDGEM包括耶多玛层孔隙中贮存的高浓度温室气体（CO2和CH4）通过动态降解直接释放的过程，以及耶多玛层和其他永久冻土中的有机物分解释放温室气体的过程。我们的模型模拟表明，在RCP8.5情景下，永冻土退化造成的温室气体排放总量估计为CO2: 31-63 PgC，CH4: 1261-2821 TgCH4（扰动模型模拟的第68个百分点，相当于全球平均表面气温变化0.05-0.11℃）；在RCP2.6情景下，CO2 14-28 PgC，CH4 618-1341 TgCH4（0.03-0.07℃）。据估计，在两种情景下，由耶多玛层动态退化引起的温室气体排放都不到永久冻土总排放量的1%，这可能是因为耶多玛层的面积比很小。PDGEM的一个优点是，通过将具有详细物理过程的最先进的陆地表面模型与使用简单方案的温室气体释放模型相结合，可以估算出温室气体排放的地理分布，使我们能够考虑有关模型参数的广泛不确定性。在因永久冻土融化而存在大量温室气体排放的地区，通过限制土地开发等措施，可能有助于减少温室气体的排放。

4.南美和南极洲南部海洋生态区和生态省的水生动物的生物多样性和生物地理学

标题：Biodiversity and biogeography of hydroids across marine ecoregions and provinces of southern South America and Antarctica

期刊：Polar Biology

DOI:10.1007/s00300-021-02909-1

摘要：为了更好地了解南美洲南部和南极洲（southern South America and Antarctica, SSA & A）之间的生物多样性与生物地理极地关系，本研究使用水螅的底栖群落作为模型，通过评估不同地理分辨率的经典空间划分来研究海洋组合。利用249个物种的地理参考数据集和多元分析，我们调查了物种的分布、组成和生物地理连接，并为该地区定义了生态区和生态省的组合。界定了面临枯竭风险的丰富生物多样性的热点地区。对生态区的分析有一个更分层的生物地理结构，并揭示了容易丧失多样性的关键区域。对生态省的分析显示，大西洋-太平洋与南极-南极洲组合之间有明显的划分，南极洲岛屿的生物地理隔离度很高。根据空间分辨率，麦哲伦地区的生物地理位置在空间上是矛盾的，一方面与南极洲生态区相聚，另一方面与南极洲各生态省相聚。这个的模式似乎受到不同的过程和障碍组合驱动，反映在水螅的分层分布上。分布在麦哲伦地区和斯科舍岛弧边缘区域物种的高度特有性和集中度表明它们所具有的过渡性，对于理解南极洲和南极洲之间的历史演变和生态联系特别重要。