在北冰洋马赛克浮冰上工作的科学家。图片来源:Marcel Nicolaus / alfred - wegen - institute (AWI)
一个新的数据集提供了一个im对北极生态系统的重要一瞥
一个重大的新项目将有助于监测北冰洋生物多样性的变化，并通过识别独特物种和计算它们的灭绝风险来指导保护工作。
德国阿尔弗雷德-韦格纳研究所Helmholtz极地和海洋研究中心(AWI)和英国东安格利亚大学(UEA)共同领导了经济组学数据集的开发，该数据集将支持生物勘探，以解决抗生素和抗病毒药物的短缺，并揭示可能影响我们对地球上生命进化的理解的新生物学证据。
该小组由来自德国Helmholtz协会、德国研究基金会(DFG)、联合基因组研究所(JGI, USA)、Earlham研究所(Earlham Institute, UK)以及其他组织的科学家组成，他们在《公共科学图书馆·生物学》杂志上描述了该项目和早期结果。
“生态组学”是首个针对极地环境的大型“组学”或基因组序列数据集，展示了北冰洋中部一年的生物生活情况，重点关注微生物群落，即生活在一个栖息地中的微生物群落。
北冰洋是气候变化影响的标尺，也是地球生物多样性持续存在的标尺。北极生态系统是受全球变暖影响最大的生态系统之一。
然而，北极，特别是北冰洋中部，却与海洋的发展密切相关由于物流和可达性问题，它仍然是研究最少的地区之一。
在海冰取芯时使用的红光。Allison Fong在马赛克浮冰上进行冰取芯。资料来源:alfred - wegen - institute / Esther Horvath CC BY 4.0
EcoOmics团队的工作旨在解决这个问题，为科学界提供一个“开放获取”的基因组资源。它使用了突破性的多学科漂移观测站(MOSAiC)项目收集的样本数据，该项目于2019年9月至2020年10月进行，用于北极气候研究(MOSAiC)项目。
这是历史上最大规模的极地考察，考察船RV极地船尾被冻结在北极海冰中，漂流在北冰洋的顶部。数百名科学家进行了一系列与海洋、大气、海冰相关的协调研究，以及其他研究，致力于提高我们对北冰洋在气候过程中作用的理解。
东英吉利大学环境学院的托马斯·莫克教授说他与AWI的Katja Metfies博士共同领导了这个经济学项目。
随着风速超过15米/秒，周围的空气温度远低于冰点，王磊(左)和迈克尔·安杰洛普洛斯(右)正在研究一个海冰核心。他们使用一个小型的无绳钻，在冰芯的中心以有规律的间隔插入小孔，用数字传感器测量海冰的温度。温度是估计海冰在大气和海洋之间气体交换的渗透性所需的变量之一。在如此恶劣的条件下，即使在书中报告温度数据也是一项具有挑战性的任务。资料来源:alfred - wegen - institute / Esther Horvath CC BY 4.0
莫克教授说:“这是第一次、也是最大的一次对北冰洋中部进行时空排序的努力。”“它提供了新生物学的第一个证据，因为这项工作是在一个以前从未使用多组学技术研究过的领域进行的，也就是说，对从北冰洋中部表面到深处的天然微生物群落的基因、基因组和转录组进行测序。”
梅蒂斯博士说:“这个数据集将使我们对海冰及其相关生物在维持北极海洋生态系统功能和服务方面的相关性有前所未有的了解，北极海洋生态系统正面临着气候变化的巨大压力。
“马赛克给了我们一个im这是对2050年以后北极生态系统未来的重要一瞥，届时北冰洋将在夏季无冰。这种综合的科学方法在极地海洋中是前所未有的，但它需要改进我们对相互作用的物种反应的预测这与北极的气候变化有关。”
北冰洋的海冰。图片来源:马丁·雷登兹(莱布尼兹研究所für Troposphärenforschung)
特别是，海冰和海水中的海洋微生物是这一生态系统的基石，在气候反馈和维持食物网方面发挥着关键作用，这对保护和生态系统服务至关重要，例如为包括渔业在内的物种提供栖息地。微生物因其对环境变化的快速适应反应，也可作为生物学指标。
MOSAiC EcoOmics小组的初步结果提供了北冰洋栖息地过滤的第一个证据，它描述了栖息地特征为适应它们的物种选择的过程。它还揭示了北冰洋中部是一个发现新生物的“宝库”，这些生物可能是由于适应过程而进化出来的，需要在这种恶劣和未被研究的环境中茁壮成长。
莫克教授说:“MOSAiC EcoOmics完全有能力建立地球上任何极地生态系统中最全面、最综合的基因和基因组目录。”“经济经济学将有助于保护工作，并扩展生物学的基本问题，包括地球上生命的进化，除非考虑到极地生物，否则这是不完整的。
“这些生物很可能是发现新生物学的宝藏，因为它们独特的适应性。新的极地生物学将如何影响我们对全球生物多样性的理解还有待观察，但我们初步的认识大有希望。”
