Nature Portfolio

十张《自然》封面,十则地球故事

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对于施普林格·自然来说,我们深知科学研究在寻找解决方案和建设可持续的未来中所发挥的关键作用,并通过我们的期刊和图书出版传播了众多研究成果,覆盖从自然科学到社会科学的领域,以通过科学激励和引导政策和行为的变化,保护蓝色星球,为未来世代创造更美好的世界。

为此,施普林格·自然推出了“可持续发展目标(SDG)计划”,出版内容覆盖了包括气候变化在内的17个联合国可持续发展目标。自2015年以来已出版了80万篇SDG相关研究;在过去7年中,大约每出版5篇文章就有1篇与SDG相关。有些研究已用于SDG相关政策的制定,据统计,2022年有1400份SDG相关政策文件引用了施普林格·自然出版的研究。

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▲施普林格·自然为全部17个SDG目标分别创建了一个内容中心

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访问施普林格·自然SDG内容中心,探索SDG相关研究

我们还特别选择了《自然》的十张封面,展现该刊对于气候变化及其影响下的生物多样性的关注,以及人类在科学领域为了保护地球所作出的不懈探索和发现。

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我们赖以生存的地球,正面临着气候变化所带来的前所未有的挑战。

气候变化正使北极海冰以千年未见的速度减少

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这是2018年8月期间融化的北极海冰。

阿尔弗雷德·魏格纳研究所(Alfred Wegener Institute)的机载海冰测量系统IceBird拍摄下了这张图片。

气候变化正在使北极海冰以千年未见的速度减少,但在5至9月的关键融冰期测绘海冰厚度一直没有现成的方法。《自然》在2022年9月15日发表了Jack Landy和同事的研究,他们报告了北极海冰厚度的全年估算数据。研究团队利用深度学习以及对欧洲空间局(ESA)CryoSat-2卫星观测数据的数值模拟,生成了他们的融冰期数据集,并用IceBird的机载测量数据进行验证。他们希望这份全年海冰厚度记录将增进我们对北极气候反馈的理解。

森林的恢复力正在不断下降

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这是泰国康卡沾国家公园的晨雾。

和地球上的其他生命一样,森林也因气候变化而面临日趋严峻的挑战。

《自然》在2022年8月18日发表了论文合集,关注森林在全球变暖下的脆弱性和潜在修复力。其中前三项研究主要聚焦北美地区:第一篇论文探讨了北方物种如何应对气候变暖和干旱;第二篇论文分析了温带落叶阔叶林的树干生长时间;第三篇论文揭示了白云杉(Picea glauca)向北极苔原的迁移。在热带方面,一篇论文研究了亚马孙地区磷可用性的影响,另一篇论文评估了造成热带树木死亡率上升的原因。最后一篇论文则通过结合卫星成像与机器学习,指出地球森林的恢复力正在不断下降。

外温动物热衰竭率随全球变暖剧增

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这是哥斯达黎加的一种雨蛙(Cruziohyla calcarifer)。

外温动物如两栖类、昆虫和鱼的生物过程直接受温度影响,这意味着微小的升温也会导致严重的问题。

在《自然》2022年11月3日刊中,Johannes Overgaard和同事研究了气候变化对这些生物的潜在影响。该团队发现,在被认为大致可生存的温度范围内,温度每升高1°C,维持生长、内稳态和老化的生物过程速率会上升7%。但在被认为具有潜在危险性的温度范围内,温度每升高1°C,会致死的热衰竭发生率就会增加超过100%。研究团队预计,外温动物这种对极端高温的敏感性会随热浪频率和强度的增加导致更高的死亡率。

气候变化造成的极端降雨不利于全球经济发展

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封面上是德国东弗里斯兰地区的暴雨。

通常情况下,评估气候变化造成的经济影响不包括日降雨量。在《自然》2022年1月13日刊中,Leonie Wenz和她的同事表明,降雨天数和极端日降雨量的上升会让经济增长率下降。研究团队分析了过去40年里,世界上1554个地区的次国家级地方经济产出。他们还发现,高收入国家和服务及制造业受日降雨量的影响最大。研究作者认为,气候变化造成的极端降雨将不利于全球经济发展。

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地球还面临着丧失生物多样性的严峻挑战,这对大自然和人类发展构成了极大威胁。科学家们正通过卓有价值的工作,改变其下滑曲线。

为更好了解海洋无脊椎动物的区域多样化建立模型

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这幅艺术印象图描绘了印度尼西亚珊瑚礁的海洋生物。

海洋中生物多样性是否存在限度的问题一般通过研究化石记录来解答。Pedro Cermeño和他的同事在2022年7月21日出版的《自然》中,提出了一个模型,将化石记录与板块构造学和地球的环境条件结合在一起,提供了有关海洋无脊椎动物区域多样化的重要见解。研究团队利用该模型研究了生物多样性如何在显生宙时期的生物大灭绝之后逐渐恢复——覆盖了地球约5亿年的历史。他们发现,在整个显生宙时期,全球不到2%的被水覆盖区域呈现出多样性水平达到饱和的迹象。该团队还指出,随着泛大陆解体成后来的大陆,地球环境条件的稳定性让多样性热点地区得以发展,这也促进了晚中生代和新生代生物多样性的增加。

了解更多导致植物多样性降低的原因

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增加土壤养分或是驱走绵羊这类放牧家畜会降低草地的植物多样性。

在11月10日出版的《自然》中,Anu Eskelinen和她的同事发现,植物物种对光的竞争是导致其多样性降低的一个关键因素。该团队以德国的草地为研究对象,利用放置在近地面高度的灯抵消高大植物旺盛生长所产生的遮荫效应。他们发现,虽然增加养分和赶走食草动物会促进高大植物的生长,降低光照水平,减少多样性,但使用近地面光照或能抵消这些效应,从而有助维持多样性。研究表明,本土和家养食草动物都可以帮助保护草地的生物多样性。

重建200万年前曾经富饶的生态系统

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《自然》2022年12月8日刊封面上的艺术概念图描绘的是北格陵兰部分地区约200万年前曾经富饶的生态系统。

该生态系统是由Eske Willerslev和同事利用古DNA重建而成的。研究团队在皮里地(Peary Land)的Kap København组开展科考工作,他们从5个不同地质遗迹采集了有机质富集的沉积样本。通过对这些样本的DNA进行提取和测序,团队绘制出了200万年前动植物所生活的世界。团队证明了这里曾是北方疏林,有着北极物种如雪松、云杉、桦树,还有野兔、乳齿象、驯鹿、鹅等动物曾共同存在过的迹象。这些证据证实,格陵兰这片如今已成极地荒漠的地区,过去的温度比今天的要高11-17°C,而且这里曾经的生态系统构成如今已在地球上难觅踪影。

绘制出志留纪早期有颌动物多样性的新图景

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封面所示为五个新发现的志留纪古代鱼类物种的艺术重构图。这些鱼类的化石残骸来自中国南部两个距今4.36亿至4.39亿年、保存完好的化石群。

这些化石群由朱敏和他的同事发现,他们在《自然》2022年9月29日刊的四篇论文中描述了这些化石群的遗存。这些保存异常完好的化石让研究团队得以进一步阐释有颌动物如何演化和分化的难题。这些化石中包括有颌脊椎动物的已知最古老牙齿,这些牙齿来自一种此前未知的鲨鱼近亲——黔齿鱼。这些研究结果共同绘制出一幅志留纪早期有颌动物多样性的新图景。

了解保护区对不同水鸟种群的影响

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封面上的水鸟是卷羽鹈鹕 (Pelecanus crispus) —— 对这类水鸟的保育策略侧重于通过建立保护区来维持适宜的栖息地。但人们尚不清楚保护区能在多大程度上影响物种的种群水平。

在《自然》2022年5月5日刊中,Hannah Wauchope和她的同事用研究表明,保护区对水鸟种群的影响有好有坏。研究团队调查了1506个保护区,评估了这些保护区对全球27055个水鸟种群的影响。通过评估种群水平在保护措施实行前后的变化,以及这一变化在保护区和非保护区之间的差异,研究团队发现了有利影响和不利影响,而且有很强的迹象表明,水鸟或其栖息地受到管理的区域更可能使种群受益。研究团队因此提出,保育策略不仅需要提高保护区的数量,还需要积极管理这些区域以增加成功的概率。

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我们能否实现《巴黎协定》的承诺?

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在2015年12月通过的巴黎气候协定中,世界各国承诺将全球变暖较工业化前水平控制在2°C以内,并努力将升温限制在1.5°C。但从当时有限的减排承诺来看,这个目标似乎难以企及。

Malte Meinshausen和他的同事在2022年4月14日出版的《自然》中,分析了自2015年以来各国提出的气候目标。研究团队发现,如果各国迄今做出的所有承诺都能如期兑现,就有望将升温刚好限制在2°C以下。他们进一步指出,为了将升温限制在远低于2°C或1.5°C的水平,就需要加强面向2030年的承诺,采取与这些承诺相符的行动,以及设立更长期的到本世纪中叶实现二氧化碳净零排放的目标。

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随着气候变化对地球的影响日渐加剧,施普林格·自然在2011年推出了跨学科期刊《自然-气候变化》,已成为该领域引用量最多的期刊。

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科研能为气候相关的政策制定提供所需的证据,并带来人们行为的变化。让我们聆听科学,激发行动,共同作出改变,保护好地球家园!

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点击“阅读原文”,访问施普林格·自然SDG内容中心,探索SDG相关研究