1月20日外媒科學網站摘要:極端乾旱將變得更加頻繁、嚴重和廣泛
1月20日(星期一)消息,國外知名科學網站的主要內容如下:
《自然》網站(www.nature.com)
爲什麼火災在現代城市中蔓延得如此迅速?
肆虐美國南加州的大火被認爲是該州歷史上最致命、最具破壞性的火災之一。科學家指出,這場火災的另一個可怕之處在於,它是一場典型的城市火災,與通常焚燬森林和灌木叢的野外火災有着本質區別。
研究人員表示,由於人口遷移趨勢和氣候變化,這種城市火災可能會變得更加常見。科學家正試圖研究城市火災的傳播機制及其預防措施。這些研究中的許多物理細節對於幫助減少脆弱社區的火災風險至關重要,尤其是在洛杉磯等正在重建的地區。
洛杉磯地區野火強度的主要因素包括陡峭地形上的高房屋密度和助長火焰的強風。另一個關鍵因素是最近一篇論文中提到的“水文氣候鞭打”現象。隨着地球變暖,極端溼潤和極端乾旱之間的突然轉變變得更加頻繁。2023年和2024年初,洛杉磯地區經歷了異常豐富的降雨,這爲植物生長提供了充足條件。然而,自2024年7月以來,該地區降雨量不到1毫米,導致植被幹燥如火絨,爲火災埋下隱患。
這些氣象因素與人類活動相互作用,加劇了火災的風險。全球範圍內,越來越多的人遷居到城市與自然景觀交匯的“荒地-城市交界地帶”。這些交界地帶的火災可能迅速蔓延至純粹的城市區域,造成嚴重後果。例如,2023年夏威夷拉海納鎮(Lahaina)的大火以及2024年智利瓦爾帕萊索(Valparaíso)大區的森林火災均造成了嚴重的城市災害。
研究人員警告,隨着交界地帶人口的持續增長,這些地區的火災更容易向城市蔓延,帶來毀滅性的影響。
《每日科學》網站(www.sciencedaily.com)
1、特大幹旱正在逼近:極端乾旱將更頻繁、更嚴重、更廣泛
瑞士聯邦森林、雪與景觀研究所(WSL)和奧地利科學技術研究所(ISTA)的一項研究警告,自1980年以來持續多年的乾旱將隨着氣候變暖而加劇。這項研究發表在《科學》(Science)雜誌上,爲評估人類引發的氣候變化對環境的影響提供了政策建議。
研究人員利用WSL開發並維護的CHELSA氣候數據,追溯了自1979年以來的氣候記錄。他們計算了全球降雨和蒸散(水分從土壤和植物蒸發)的異常情況,並評估了這些變化對自然生態系統的影響。研究繪製了全球乾旱地圖,不僅展示了已記錄的乾旱事件,還揭示了一些鮮爲人知的極端乾旱,例如2010年至2018年影響剛果雨林的長期乾旱。這種差異可能與不同氣候區域森林對乾旱的響應方式相關。
研究表明,特大幹旱的加劇趨勢十分明確,但其對地球生態系統的長期影響仍不完全清楚。當前的數據已顯示泛北極地區的廣泛綠化。然而,在長期極端缺水的情況下,熱帶和北方地區的樹木可能面臨死亡,生態系統的復原能力可能受到嚴重挑戰。尤其是北方植被,可能需要更長時間從氣候災難中恢復。
研究人員希望這一發現能改變人們對乾旱的看法,並推動爲乾旱做好更充分準備。目前,人們通常將乾旱視爲年度或季節性事件,而未來更長、更嚴重的特大幹旱可能會顛覆這一認知。研究團隊還公佈了一份公開乾旱清單,希望能幫助政策制定者制定更現實的應對和預防措施。
2、基因編輯土壤細菌爲玉米提供第三種氮源
美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的一項研究顯示,經基因編輯的土壤細菌在玉米早期生長階段能夠從空氣中固定氮,爲每英畝(6.07畝)玉米提供相當於35磅(約15.88千克)的氮。這一成果有望減少農作物對傳統氮肥的依賴。
研究測試了由Pivot Bio公司開發的PROVEN和PROVEN®40產品。這些產品分別含有一種或兩種經過基因編輯的土壤細菌,這些細菌能將大氣中的氮轉化爲植物可吸收的形式。基因編輯增強了細菌固氮相關基因的活性,使植物能夠從空氣中獲取更多氮素。種植過程中,這些細菌會在植物根部定植,將養分直接輸送到植物最需要的部位。
研究人員在三個種植季節中採用標準玉米種植方法,同時使用PROVEN和PROVEN®40產品。測量結果顯示,在V8階段(8片完全展開的葉片)和R1階段(吐絲期),接種細菌的玉米植株氮含量顯著增加,季末糧食產量也有所提升。同位素氮分析顯示,玉米額外吸收的氮來自大氣,補充了土壤和肥料的氮素供給。
分析表明,接種基因編輯細菌能夠促進玉米營養生長、氮素積累和籽粒數量。在所有施氮水平下,產量平均每英畝增加2蒲式耳(約54.4公斤)。在中等施氮水平下,產量增幅更高,每英畝增加4蒲式耳,相當於減少10至35磅氮肥的使用量。這一發現爲減少農業中氮肥的使用提供了全新解決方案。
《賽特科技日報》網站(https://scitechdaily.com)
1、科學家將塑料垃圾轉化爲可持續航空燃料
美國伊利諾伊可持續技術中心(ISTC)的研究人員開發了一種創新方法,通過利用廢棄的聚苯乙烯生產乙苯,這是一種可持續航空燃料的關鍵添加劑。ISTC隸屬於伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校。
這一技術有望顯著減少航空業的碳足跡和對化石燃料的依賴,爲更清潔、更環保的航空未來鋪平道路,同時降低成本和減少50%至60%的碳排放。研究成果已發表在《ACS可持續化學與工程》(ACS Sustainable Chemistry and Engineering)雜誌上。
通常,來自廢脂、廢油和植物生物質的可持續燃料缺乏足夠的芳香烴,而芳香烴對燃油系統的正常運行至關重要。乙苯是一種芳香烴,傳統上從化石燃料中提取,而通過聚苯乙烯進行可持續生產是航空燃料轉型的重要一步。
研究團隊選擇聚苯乙烯作爲原材料,因爲它富含碳氫化合物且在廢物流中數量巨大。他們採用熱裂解技術,通過加熱分解聚苯乙烯爲富含苯乙烯的液體,然後通過氫化和蒸餾過程將其轉化爲純度90%的乙苯。
測試顯示,與可持續航空燃料混合後,由聚苯乙烯衍生的乙苯性能與化石燃料生產的乙苯幾乎相同,並且進一步淨化可以提升其性能。生命週期分析表明,這種方法的碳排放比傳統方法減少了50%至60%。
2、長壽突破:科學家恢復“年輕”酶活性對抗衰老
美國生物技術公司CCM Biosciences及其研發中心Chakrabarti Advanced Technology的研究團隊,通過引入一種新物理原理擴展了酶激活範圍,成功設計出化合物顯著增強了sirtuin-3(SIRT3)酶的活性。SIRT3是調節人類衰老的關鍵酶。這項研究已發表在《物理評論X》(Physical Review X)上。
過去20年來,由於sirtuin酶在調節健康和壽命中的重要作用,科學界對增強sirtuin酶活性投入了鉅額研究經費。然而,由於難以識別在生理條件下有效的激活劑,許多公司已轉向銷售營養補充品以增加sirtuin活性。
SIRT3是線粒體中的重要酶,負責調節細胞的能量生產。然而,由於缺乏變構位點,SIRT3長期被認爲難以開發成藥物。CCM的科學家通過發現一種先導化合物,成功提升了SIRT3對NAD+(煙酰胺腺嘌呤二核苷酸)的敏感性。NAD+是細胞代謝的重要輔助因子,其水平會隨着年齡下降,並在許多與衰老相關的疾病中起關鍵作用。
研究發現,在老年人中,當NAD+水平下降兩倍時,這種化合物完全恢復了SIRT3的活性。此外,在多種細胞系實驗中,該化合物在低NAD+水平下顯著增強了SIRT3的活性。動物實驗表明,該化合物在治療與年齡相關的疾病(如不孕症)方面優於NAD+補充劑和其他激活劑。
近年來,針對年齡相關疾病的藥物投資激增,但能夠推進到臨牀試驗的一流候選藥物仍然很少。CCM計劃於2025年將這款針對年齡相關疾病的創新藥物推向臨牀試驗。(劉春)