近日，中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境實(shí)驗(yàn)室和熱帶海洋環(huán)境與島礁生態(tài)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王衛(wèi)強(qiáng)研究員團(tuán)隊(duì)在赤道印度洋潛流多時(shí)空尺度變異機(jī)制研究方面取得系列新突破。相關(guān)研究成果分別以“Re-emergence of Indian Ocean Equatorial Undercurrent under Early Positive Indian Ocean Dipole”和“IOD-driven Quasi-biennial Variability Influence on Indian Ocean Equatorial Undercurrent”為題，發(fā)表于國(guó)際知名期刊Communications Earth & Environment和Journal of Climate上。LTO副研究員黃科為論文第一作者兼通訊作者，研究員王衛(wèi)強(qiáng)為共同通訊作者，合作作者包括美國(guó)科羅拉多大學(xué)博爾德分校教授Weiqing Han、華東師范大學(xué)教授吳瑩等人。在熱帶海洋溫躍層中，隱藏著一支強(qiáng)勁的"水下高速通道"——赤道潛流（Equatorial Undercurrent,EUC）。作為全球海洋環(huán)流系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，EUC如同海洋中的"大動(dòng)脈"，源源不斷地輸送著物質(zhì)和能量，深刻影響著區(qū)域乃至全球海洋環(huán)流、氣候和生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡。然而，與全年穩(wěn)定存在、維持熱量平衡的太平洋和大西洋EUC不同，印度洋EUC表現(xiàn)出獨(dú)特的“消失-再現(xiàn)”間歇性的動(dòng)態(tài)平衡特征：僅在每年早春和早秋出現(xiàn)，而在夏季和冬季則幾乎完全消失——這一現(xiàn)象被譽(yù)為印度洋最重要的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)之一。長(zhǎng)期以來(lái)，學(xué)界普遍將印度季風(fēng)視為導(dǎo)致EUC間歇性消失的主要驅(qū)動(dòng)力，但最新研究揭示其背后的調(diào)控機(jī)制遠(yuǎn)比傳統(tǒng)認(rèn)知更為復(fù)雜。研究團(tuán)隊(duì)基于潛標(biāo)陣列的長(zhǎng)期連續(xù)觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)近幾十年來(lái)印度洋EUC在夏季出現(xiàn)了顯著的“再現(xiàn)“趨勢(shì)，并進(jìn)一步揭示了其背后的"雙重調(diào)控"機(jī)制。研究表明，印度洋EUC夏季再現(xiàn)受到印度洋偶極子（IOD）多樣性和厄爾尼諾-南方濤動(dòng)（ENSO）遙強(qiáng)迫的共同調(diào)控。當(dāng)夏季成熟的正IOD事件爆發(fā)時(shí)，海氣耦合過(guò)程顯著增強(qiáng)，形成有利于EUC發(fā)展的耦合動(dòng)力環(huán)境，讓原本應(yīng)在夏季消失的EUC重新出現(xiàn)在赤道溫躍層。更為意外的是，夏季EUC的再現(xiàn)還與前一年冬季的拉尼娜事件密切相關(guān)。拉尼娜如同EUC的幕后激發(fā)因子，通過(guò)激發(fā)赤道海盆波動(dòng)，沿“海盆傳播—邊界反射—再傳播”的動(dòng)力路徑，將能量?jī)?chǔ)存并傳遞至次年夏季，進(jìn)一步促成了EUC的夏季回歸。這一發(fā)現(xiàn)突破了傳統(tǒng)“季風(fēng)控制消失”的認(rèn)識(shí)框架，提出了“冬季ENSO—夏季IOD”雙重交織作用的新驅(qū)動(dòng)機(jī)制。在全球持續(xù)變暖的背景下，熱帶印度洋氣候模態(tài)頻率和強(qiáng)度的顯著變化使得印度洋EUC夏季再現(xiàn)事件趨于頻繁，這將進(jìn)一步重塑印度洋物質(zhì)和能量輸送特征，對(duì)鄰近區(qū)域氣候系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生更為深遠(yuǎn)的影響。圖1：(a) 赤道潛流是熱帶海洋環(huán)流系統(tǒng)中一支“水下高速通道”，影響熱帶物質(zhì)能量輸運(yùn)；(b) 赤道印度洋潛流夏季重現(xiàn)背后的“雙重調(diào)控魔術(shù)”示意圖長(zhǎng)期以來(lái)，學(xué)界已注意到印度洋EUC存在顯著的年際變化，且與IOD事件密切相關(guān)。然而，受ENSO等復(fù)雜動(dòng)力背景的干擾，難以清晰區(qū)分局地和遙強(qiáng)迫對(duì)EUC年際變異的調(diào)控機(jī)制，限制了其預(yù)測(cè)能力。研究團(tuán)隊(duì)基于長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)數(shù)據(jù)、再分析資料和海洋動(dòng)力模式，結(jié)合多種統(tǒng)計(jì)分析方法，精細(xì)識(shí)別出EUC具有的獨(dú)特準(zhǔn)兩年變率特征。在準(zhǔn)兩年時(shí)間尺度上，EUC呈現(xiàn)出規(guī)律性的“相位轉(zhuǎn)換”，表現(xiàn)為盆地環(huán)流一致振蕩（EUC模態(tài)）與東西反向“蹺蹺板”模態(tài)（EUC轉(zhuǎn)換模態(tài)）的交替出現(xiàn)。這一周期性特征與IOD固有的準(zhǔn)兩年“充放電振蕩”框架高度吻合，其驅(qū)動(dòng)機(jī)制主要源于風(fēng)場(chǎng)與溫躍層的耦合過(guò)程，通過(guò)激發(fā)赤道低頻波動(dòng)，促使?jié)摿靼l(fā)生復(fù)雜的相位演變與動(dòng)力調(diào)整。這一系列成果凸顯了我室觀測(cè)系統(tǒng)在揭示印度洋環(huán)流變異機(jī)理中的關(guān)鍵作用，不僅深化了對(duì)印度洋EUC在全球潛流多樣性中獨(dú)特作用的認(rèn)識(shí)，也為提升熱帶環(huán)流系統(tǒng)模擬能力提供了新思路，并為物理海洋、生物海洋與地球化學(xué)等多學(xué)科交叉研究奠定了重要理論基礎(chǔ)。本研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和面上項(xiàng)目，以及基金委共享航次 的聯(lián)合資助與數(shù)據(jù)支持。圖2：印度洋偶極子的固有振蕩通過(guò)風(fēng)場(chǎng)–溫躍層的耦合作用，驅(qū)動(dòng)赤道潛流發(fā)生復(fù)雜的位相演變及準(zhǔn)兩年波動(dòng)響應(yīng)的機(jī)制示意圖相關(guān)論文信息：1.?Huang,Ke*,W. Han,T. Zu,Y. Wu,K. Xu,W. Wang. (2025b). Re-emergence of Indian Ocean Equatorial Undercurrent under Early Positive Indian Ocean Dipole. Communications Earth & Environment,6,698.?https://doi.org/10.1038/s43247-025-02704-42.?Huang,Ke*,D. Wang,Y. Zhu,W. Zhou,J. Yao,B. Peng. (2025c). IOD-driven Quasi-biennial Variability Influence on Indian Ocean Equatorial Undercurrent. Journal of Climate.?https://doi.org/10.1175/JCLI-D-25-0015.1原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s43247-025-02704-4??????????https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/aop/JCLI-D-25-0015.1/JCLI-D-25-0015.1.xml??<!--!doctype-->
增溫下土壤有機(jī)碳，特別是穩(wěn)定碳庫(kù)的變化將深刻影響陸地碳-氣候反饋的強(qiáng)度和方向。微生物殘?bào)w碳通常被認(rèn)為是土壤穩(wěn)定碳庫(kù)的重要成分，其對(duì)增溫的響應(yīng)在熱帶和亞熱帶森林地區(qū)研究較少。研究人員依托鼎湖山站于2012年建立的生態(tài)系統(tǒng)水平被動(dòng)增溫實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行了為期8年的連續(xù)采樣，分析了南亞熱帶森林土壤微生物殘?bào)w對(duì)生態(tài)系統(tǒng)水平增溫的響應(yīng)模式及驅(qū)動(dòng)機(jī)制。結(jié)果表明，隨著增溫幅度的增加，南亞熱帶森林土壤微生物殘?bào)w下降。與未增溫（+0℃）處理相比，+2.1℃的增溫使表層（0-10 cm）土壤微生物殘?bào)w下降約23%（主要是由于真菌殘?bào)w碳的損失），其約占表層土壤總有機(jī)碳損失的48%。然而，底層土壤（20-40 cm）微生物殘?bào)w碳對(duì)增溫的響應(yīng)不敏感。進(jìn)一步分析表明，增溫下表層土壤微生物殘?bào)w碳的損失主要與增溫刺激的植物與微生物氮競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致的土壤氮含量降低有關(guān)，而底層土壤微生物殘?bào)w對(duì)增溫的響應(yīng)不敏感則與底層土壤更強(qiáng)的礦物保護(hù)作用以及更穩(wěn)定的微生物群落有關(guān)（圖1）。相關(guān)研究對(duì)于準(zhǔn)確理解熱帶和亞熱帶森林土壤有機(jī)碳動(dòng)態(tài)的溫度響應(yīng)具有重要意義：1）微生物殘?bào)w通常被認(rèn)為在礦物保護(hù)作用下對(duì)增溫不敏感，然而，我們發(fā)現(xiàn)南亞熱帶森林土壤中的微生物殘?bào)w對(duì)增溫的響應(yīng)強(qiáng)于預(yù)期，但這種敏感性隨土壤深度而降低。這一現(xiàn)象應(yīng)在地球系統(tǒng)模型中得到充分考慮。2）增溫引起的植物-土壤相互作用變化對(duì)微生物殘?bào)w的積累十分重要，僅土壤變暖實(shí)驗(yàn)由于難以監(jiān)測(cè)植物-土壤相互作用變化對(duì)微生物殘?bào)w積累的影響而可能會(huì)低估微生物殘?bào)w的溫度敏感性。相關(guān)研究成果以《Ecosystem-level warming reduces microbial necromass in the topsoil but not in deeper soil of a subtropical forest》發(fā)表于土壤學(xué)領(lǐng)域國(guó)際經(jīng)典學(xué)術(shù)期刊Geoderma上（IF5-years=7.3）。中國(guó)科學(xué)院華南植物園鼎湖山站博士后劉旭軍為論文的第一作者，劉菊秀研究員為論文的通訊作者。該研究是對(duì)先前基于該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)發(fā)現(xiàn)增溫引起的植物-土壤養(yǎng)分競(jìng)爭(zhēng)抑制了土壤礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳積累（https://doi.org/10.1016/j.oneear.2025.101465）的進(jìn)一步機(jī)制性驗(yàn)證。研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省科技計(jì)劃、中國(guó)博士后科學(xué)基金和廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目的資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2025.117336圖1. 增溫對(duì)南亞熱帶森林土壤微生物殘?bào)w碳的影響
桫欏科樹(shù)蕨是蕨類(lèi)植物中典型的古老孑遺類(lèi)群，因起源古老和獨(dú)特的樹(shù)形而備受關(guān)注。其宏觀形態(tài)自侏羅紀(jì)以來(lái)高度保守，被譽(yù)為恐龍時(shí)代“活化石”。盡管形態(tài)演化緩慢，該類(lèi)群卻表現(xiàn)出豐富的物種多樣性及較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，成功應(yīng)對(duì)億萬(wàn)年數(shù)次環(huán)境劇變，引發(fā)了進(jìn)化生物學(xué)中長(zhǎng)期未解的謎題：為何這些類(lèi)群能在保持穩(wěn)定外形的同時(shí)，具備如此強(qiáng)大的生存韌性？中國(guó)科學(xué)院華南植物園植物進(jìn)化與保護(hù)研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了不同生態(tài)型?（典型喬木狀樹(shù)形及無(wú)顯著樹(shù)干的非樹(shù)形）桫欏科植物高質(zhì)量基因組圖譜，整合比較基因組學(xué)與轉(zhuǎn)錄組學(xué),?深度解析了其基因組演化機(jī)制。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在整體分子進(jìn)化速率相對(duì)緩慢的背景下，整個(gè)樹(shù)蕨譜系僅在約1.54億年前共享一次全基因組復(fù)制（WGD）事件。該事件賦予了樹(shù)蕨雙重適應(yīng)優(yōu)勢(shì)，不僅賦予了祖先樹(shù)蕨對(duì)侏羅紀(jì)晚期環(huán)境劇變的適應(yīng)能力，也為后期物種多樣化提供了遺傳基礎(chǔ)。典型樹(shù)形物種優(yōu)先保留與細(xì)胞壁合成和木質(zhì)化相關(guān)的基因以強(qiáng)化支撐結(jié)構(gòu)，而非樹(shù)形物種則更多保留代謝與防御相關(guān)基因以增強(qiáng)生存韌性。研究還發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)座子元件的持續(xù)爆發(fā)驅(qū)動(dòng)了基因組結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化，包括顯著的基因組大小變異和染色體重排，成為局部快速演化的核心驅(qū)動(dòng)力。此外，喬木狀的表型創(chuàng)新并非簡(jiǎn)單依賴(lài)于WGD滯留基因劑量，而更依賴(lài)于復(fù)雜的轉(zhuǎn)錄調(diào)控，該機(jī)制可能通過(guò)協(xié)同木質(zhì)素合成與光感知過(guò)程，進(jìn)一步促進(jìn)樹(shù)蕨在被子植物主導(dǎo)的林下環(huán)境中的適應(yīng)。該研究將傳統(tǒng)認(rèn)知的活化石植物“演化停滯”重新定義為一種基因組的動(dòng)態(tài)平衡。宏觀進(jìn)化遲緩背景下的基因組可塑性與局部創(chuàng)新，正是樹(shù)蕨成功跨越億萬(wàn)年地質(zhì)變遷的演化密鑰。該成果不僅為桫欏科珍稀“活化石”蕨類(lèi)植物的保護(hù)研究提供了重要的基因組資源，同時(shí)為理解古老孑遺植物的長(zhǎng)期存續(xù)與演化提供了全新理論框架。相關(guān)研究成果以?“Resolving the stasis-dynamism paradox: Genome evolution in tree ferns”?為題發(fā)表在進(jìn)化生物學(xué)權(quán)威期刊Molecular Biology and Evolution（《分子生物與進(jìn)化》）。中國(guó)科學(xué)院華南植物園在讀博士研究生魏作影為論文第一作者，根特大學(xué)Yves Van de Peer教授、中國(guó)科學(xué)院華南植物園康明研究員及王靜研究員為通訊作者。中國(guó)科學(xué)院華南植物園馮超副研究員等國(guó)內(nèi)外科研人員參與了該研究。該研究工作得到了廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究旗艦項(xiàng)目等的資助。文章鏈接：https://doi.org/10.1093/molbev/msaf247圖1.?桫欏科植物的WGD事件及后續(xù)基因保留圖2.?桫欏科植物基因組多樣性
近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)工所秦文健研究員團(tuán)隊(duì)針對(duì)無(wú)監(jiān)督配準(zhǔn)算法在復(fù)雜多模態(tài)場(chǎng)景中面臨的挑戰(zhàn)，創(chuàng)新性提出了一種新的多模態(tài)相似性評(píng)估器（SynMSE），有效解決了配準(zhǔn)過(guò)程中的分布差異難題。該成果以"SynMSE: A multimodal similarity evaluator for complex distribution discrepancy in unsupervised deformable multimodal medical image registration"為題，發(fā)表在醫(yī)學(xué)圖像分析領(lǐng)域知名期刊 Medical Image Analysis上。醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)在放射治療計(jì)劃、手術(shù)導(dǎo)航及多模態(tài)影像融合中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。然而，無(wú)監(jiān)督多模態(tài)配準(zhǔn)方法常常受到灰度分布差異、解剖結(jié)構(gòu)異質(zhì)性和生理運(yùn)動(dòng)變異 的影響，導(dǎo)致配準(zhǔn)精度不足。近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)工所秦文健研究員團(tuán)隊(duì)針對(duì)無(wú)監(jiān)督配準(zhǔn)算法在復(fù)雜多模態(tài)場(chǎng)景中面臨的挑戰(zhàn)，創(chuàng)新性提出了一種新的多模態(tài)相似性評(píng)估器（SynMSE），有效解決了配準(zhǔn)過(guò)程中的分布差異難題。該成果以"SynMSE: A multimodal similarity evaluator for complex distribution discrepancy in unsupervised deformable multimodal medical image registration"為題，發(fā)表在醫(yī)學(xué)圖像分析領(lǐng)域知名期刊 Medical Image Analysis上。研究團(tuán)隊(duì)提出了一種全新的解耦空間與分布信息的無(wú)監(jiān)督配準(zhǔn)框架。具體而言，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個(gè)基于 Structure-Constrained CycleGAN 的生成器，用于模擬模態(tài)間的灰度差異并保持解剖拓?fù)湟恢滦裕煌瑫r(shí)，通過(guò)隨機(jī)變換與偽影像生成分離空間錯(cuò)位與分布差異，使 SynMSE 評(píng)估器能夠忽略模態(tài)特有的灰度差異，聚焦于空間對(duì)齊，從而作為即插即用的相似性度量模塊無(wú)縫集成于任意配準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)中。研究結(jié)果表明，SynMSE 在L2R 2022 CT-MR腹部數(shù)據(jù)集、臨床宮頸CT-MR數(shù)據(jù)集以及CuRIOUS MR-US腦數(shù)據(jù)集上均取得了最優(yōu)配準(zhǔn)性能。與傳統(tǒng)方法相比，SynMSE顯著提升了Dice系數(shù)、降低了HD95與TRE誤差，實(shí)現(xiàn)了在復(fù)雜模態(tài)差異下的高精度解剖結(jié)構(gòu)對(duì)齊。圖4-圖6分別為所提出方法在三個(gè)數(shù)據(jù)集上的定性結(jié)果展示，紅色標(biāo)注代表固定圖像的目標(biāo)器官區(qū)域，黃色標(biāo)注代表浮動(dòng)圖像與配準(zhǔn)后圖像的目標(biāo)器官區(qū)域。表示圖中結(jié)果顯示，SynMSE更好的克服了多模態(tài)圖像間的復(fù)雜分布差異，不僅實(shí)現(xiàn)了更精確的配準(zhǔn)效果，而且有效保持了組織邊界與解剖拓?fù)涞耐暾裕黠@優(yōu)于現(xiàn)有方法。中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院秦文健研究員為通訊作者，碩士生朱靜珂為第一作者。中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院謝耀欽研究員、遼寧省腫瘤醫(yī)院孫德宇、崔明，香港理工大學(xué)蔡璟教授為論文的共同作者。該研究獲得國(guó)自然聯(lián)合重點(diǎn)、深圳市基礎(chǔ)重點(diǎn)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)、深港腫瘤圖像智能計(jì)算分析聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室和中國(guó)科學(xué)院青促會(huì)等項(xiàng)目支持。<!--!doctype-->圖1：文章上線(xiàn)截圖，原文鏈接https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1361841525001677?sessionid=1950329661圖2：多模態(tài)醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)的復(fù)雜分布差異問(wèn)題圖3：所提出方法架構(gòu)圖圖4：所提出方法與現(xiàn)有方法在L2R 2022 CT-MR腹部數(shù)據(jù)集上的定性效果圖5：所提出方法與現(xiàn)有方法在臨床宮頸CT-MR數(shù)據(jù)集上的定性效果圖6：所提出方法與現(xiàn)有方法在CuRIOUS MR-US腦數(shù)據(jù)集上的定性效果（黃色箭頭指向圖像上的較為明顯的腦溝等顯著結(jié)構(gòu)）
