新聞及香港科大故事

香港科技大學（科大）海洋科學系講座教授錢培元教授領導的研究團隊與國際合作夥伴在深海化能共生體系應對環境變化的機制研究中取得重大突破。研究揭示，深海共生生物的代謝靈活性，加上宿主對共生菌群的精細調控，能共同維持宿主的能量穩態，這提供了重要的原位證據，以理解深海冷泉化能共生體系如何在能源供應波動下保持韌性，並凸顯了此分級適應機制在維持冷泉生態系統穩定性中的關鍵作用。研究由科大、南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）（廣州海洋實驗室）、中國海洋大學、中國科學院海洋研究所及加拿大卡爾加里大學協作完成，是獲聯合國認可的兩項國際大科學計劃「CliMetS」和「MOCSI」框架下的重要成果。研究成果近日已發表於國際知名期刊《Science Advances》，論文題為「In situ evidence of tiered adaptations buffering a chemosynthetic clam holobiont against environmental sulfide fluctuations」。在深海熱液噴口、甲烷冷泉等化能合成生態系統中，硫化氫是支撐生物群落的重要能量基礎，但其濃度因深海構造活動、滲漏強度及沉積物厭氧甲烷氧化等過程而產生顯著波動。長久以來，科學界對深海共生生物如何適應此類動態環境，以及宿主與共生生物如何協同維持整個生態系統穩定，一直缺乏來自原位實驗的直接證據。

香港科技大學（科大）推出全新互動海洋數位孿生平台WavyOcean 3.0，並首次全面開放予公眾網上使用。平台以創新的「淘海」理念，打破過往海洋數據主要供科研人員使用的局面，推動海洋資訊由專業領域走向全民共享。通過提升海洋生態的可視化程度及易於理解，平台有助公眾更深入認識海洋環境，並將相關知識轉化為實際行動，共同推動海洋保育，守護珍貴的海洋生態。WavyOcean 3.0在過往版本的基礎上進行全面升級。該平台由科大海洋科學系主任兼講座教授甘劍平教授及其研究團隊研發。平台以「淘海」為核心理念，寓意用戶可如同在網上購物平台「淘寶」般，自主搜尋、篩選及組合所需資訊，按個人需求靈活呈現海洋數據。公眾只需透過瀏覽器註冊，便可進入一個沉浸式的動態海洋世界，探索各種海洋現象，包括淡水從珠江口匯入南海的擴散過程，以至西太平洋黑潮流動變化等，一覽無遺。這些以往主要存在於科研模型中的複雜海洋現象，如今透過數位孿生技術，以更直觀、生動和互動的方式呈現，讓公眾能夠更輕鬆地理解海洋運作機制及其動態變化，從而提升海洋素養和保育意識。甘教授表示：「海洋是地球最龐大的生命支持系統，卻常常因為隱藏於人們視線之外而容易被忽略。WavyOcean希望透過數位孿生技術架起一座橋樑，讓每個人都有機會觀察海洋、了解海洋，並進一步主動地參與海洋保育。從河口到大洋，從區域生態系統到海盆尺度的氣候驅動機制，我們希望將這扇認識海洋的窗口開得更大，讓更多人看見海洋背後的精彩故事。」沉浸式三維交互體驗 提升渲染效能與實時回應能力WavyOcean 3.0對三維渲染引擎進行了全面優化，大幅提升系統運行效率與互動流暢度，用家可以在平台中自由瀏覽，從不同視角深入觀察海洋內部結構及其動態變化。

由香港科技大學（科大）海洋科學系、中國科學院動物研究所（中科院動物所）及南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）（廣州海洋實驗室）聯合領導的研究團隊，揭示長期以來被忽視的珊瑚礁生態系統碳儲存潛力，並闡明礁棲魚類、珊瑚及表層沉積物在塑造珊瑚礁碳庫中的協同作用。儘管珊瑚礁是海洋中生物多樣性最高、生產力最強的生態系統之一，但其碳庫特徵一直缺乏系統性量化研究。為填補這一知識空白，研究團隊在科大海洋科學系講座教授錢培元教授、中科院動物研究所魏輔文教授，以及廣州海洋實驗室研究員周文亮教授的帶領下，開發出一套融合立體視頻調查、元素分析及統計建模的創新綜合方法，對中國南海珊瑚礁生態系統中魚類、珊瑚群落及沉積物的碳儲量進行量化評估。研究結果顯示，南海珊瑚礁的碳儲量與中國傳統藍碳生態系統（如紅樹林、鹽沼和海草床）相若，甚至在部分情況下更高，而後者一直被視為緩解全球氣候變化的重要碳匯。研究進一步發現，沉積物是珊瑚礁中的最大的碳庫，同時珊瑚和魚類生物量亦對碳儲量有重要貢獻。這一關鍵發現表明，珊瑚礁生態系統的退化將顯著削弱其碳儲存能力，並可能導致已封存的碳重新釋放至海洋及大氣中。團隊對礁棲生物在固碳、轉化及釋放過程中的作用機制進行了系統性分析。通過整合全球逾50項珊瑚礁熱點區域的研究資料，研究人員發現生態系統尺度上的淨鈣化作用和淨生產力均呈現正向趨勢，表明珊瑚礁生態系統內部存在高度動態且複雜的碳交換與再分配過程。此外，研究探討了礁棲魚類透過生物侵蝕、排泄和呼吸等途徑，對珊瑚礁碳循環所產生的影響。結果顯示，魚類群落對碳收支的影響遠超其直接碳儲存能力。研究估算，魚類每年將大量碳輸送至沉積物碳庫。這發現亦凸顯一項重要的生態學啟示：保護珊瑚礁動物群落不僅對維護生物多樣性至關重要，對於維持沉積物作為長期碳庫的核心功能也同樣不可或缺。錢培元教授表示：「我們的研究以南海珊瑚礁為研究對象，揭示了珊瑚礁生態系統具有顯著的固碳潛力，並為理解珊瑚及礁棲魚類在珊瑚礁碳循環中的作用提供關鍵見解。研究結果顯示，在全球氣候與環境變化日益加劇的背景下，加強生物多樣性保育對於維持珊瑚礁生態系統的碳匯功能及其穩定性具有重要意義。

由南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）（廣州海洋實驗室）牽頭發起，香港科技大學（科大）深度參與的兩項國際深海大科學計劃獲得聯合國教科文組織（UNESCO）正式批准，將分別透過研究海底甲烷滲漏對全球暖化的影響，以及探索極端深海生態系統的生物多樣性，填補當前氣候科學的關鍵缺口。兩項計劃均旨在加強全球合作，為應對未來氣候挑戰提供重要的科學依據。兩項國際大科學計劃——「甲烷滲漏對全球氣候的影響（CliMetS）」及「深海冷泉界面之謎（MOCSI）」，已分別獲納入「聯合國海洋科學促進可持續發展十年（2021-2030）」（海洋十年）及「聯合國科學促進可持續發展國際十年（2024-2033）」（科學十年）兩大合作框架。此聯合國的雙重認可，不僅彰顯科大在氣候影響研究方面的雄厚實力與國際領導地位，更凸顯其在全球海洋科學中部分有待深入探索領域所作出的貢獻。連結海洋科學與氣候行動CliMetS大科學計劃針對現今氣候模型中一項重要研究空白——海底甲烷滲漏如何影響全球氣候系統。此計劃匯聚全球53 個國家、138 所科研機構逾 220名研究人員，致力建立全球甲烷滲漏排放的觀測與測繪網絡。透過對各海域的主要甲烷滲漏區域展開長期監測，以及構建全面的全球甲烷滲漏綜合數據庫。CliMetS將取得關鍵科學數據，用以改進氣候預測模型，並完善對全球暖化及氣候臨界點的評估，為未來氣候政策與治理提供重要的科學基礎。

香港科技大學（科大）研究團隊分析過去40年間約1,500個熱帶氣旋的數據後發現，熱帶氣旋在登陸前約60小時，其平均降雨率會明顯上升，增幅逾20%，並首次清楚揭示這一現象背後的物理成因。研究指出，當風暴靠近陸地時，由於濕度上升及海陸摩擦差異擴大等「海陸差異」效應，令風暴在靠岸前的雨勢進一步加劇，從而提高沿岸地區的潛在風險。此研究成果有助提升沿海地區的防災部署及預警能力。研究由科大海洋科學系主任兼講座教授、港澳海洋研究中心主任甘劍平教授領導，並以〈Global increase in rain rate of tropical cyclones prior to landfall〉為題刊登於國際期刊《Nature Communications》。過往研究多着眼於全球氣候暖化下的長期降雨變化，然而對氣旋登陸前數十小時這個最關鍵的預警窗口，雨量如何變化及其背後的物理成因始終欠缺系統性的研究。為填補這空白，科大團隊分析了1980至2020年間的全球衛星降雨數據，全面檢視氣旋靠岸前的降雨變化及其動力機制。研究結果顯示，不論風暴所處的海域、強度及緯度為何，氣旋在登陸前的降雨量均呈現一致增強的現象。這種增幅並非由海水溫度上升直接造成，而是源於風暴逼近陸地時所產生的海陸差異效應，包括沿岸低層空氣濕度上升、陸地與海洋摩擦差異導致氣流更易匯聚，以及大氣不穩定度提高。多重因素疊加，使熱帶氣旋在登陸前約60小時的暴雨顯著加劇，增幅逾20%，令沿海地區在風暴正式登陸前已承受更高的潛在風險。

由香港科技大學（科大）海洋科學系講座教授錢培元教授領導的研究團隊和南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）及中國水產科學研究院黃海水產研究所展開合作，在揭示深海黑珊瑚（Bathypathes pseudoalternata）與其共生菌的適應機制方面取得重大突破。研究成果已於國際權威期刊《 Cell Host & Microbe》發表。研究首次針對這種深海黑珊瑚進行從基因組到功能層面的全面分析，深入剖析其如何透過營養互補、代謝合作、抗氧化防禦、病毒抵禦與免疫穩態，在極端環境中存活。研究更提出一個嶄新的概念模型，顯示深海珊瑚維持一套簡約、高效且功能互補的共生系統，為探索深海生物功能基因資源提供重要的參考。為探究深海珊瑚如何維持高度簡化卻高效的共生體系，研究團隊開發了一套綜合分析框架，涵蓋宿主基因組、共生菌群落結構、共生菌基因組、空間分佈及轉錄組功能。透過多層次整合方法，研究團隊系統性地分析了深海黑珊瑚的共生穩定性、營養互補和免疫調控機制。團隊成功組裝出一套由16條染色體構成的高品質染色體級基因組。基因家族分析顯示，與營養攝取、內吞與溶酶體功能及免疫反應相關的代謝途徑顯著增加，反映珊瑚在營養匱乏的深海環境中，透過強化物質吸收和細胞消化能力而生存。此外，該基因組缺乏多種氨基酸和部分維生素的完整合成途徑，這從遺傳層面證實珊瑚必須依賴共生菌提供所需的營養素。

香港科技大學（科大）與南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）合作推出全球首個深海組學數據庫（https://DeepOceanOmics.org/）。作為同類中規模最大的平台，數據庫一站式整合及分析極端海洋環境中生物的多組學數據，並提供個人化分析工具，支持跨物種比較與演化研究。平台旨在善用深海生物資源、加深科學界對深海生物多樣性及生態系統的理解，從而推動極端環境生物適應機制的全球研究與應用。深海，即海面以下逾1,000 米深的區域，是地球上最龐大且極少被探索的生態系統之一，其生物多樣性在高壓、缺氧、黑暗、低溫及營養匱乏等極端環境下孕育而成。雖然近年研發的高通量測序技術已有助取得大量深海物種的多組學數據，揭示它們在基因、代謝和共生機制等方面的獨特適應性，但科學家缺乏統整資源、標準化數據及專用分析工具，阻礙了這些多組學數據的有效整合與探索。為填補這關鍵的缺口，由科大海洋科學系講座教授錢培元教授、助理教授吳龍君教授及博士後研究員佘加傑博士領導的研究團隊，人工收集並整合了68種深海動物的多組學數據，包含72個基因組、950個轉錄組、1,112個巨集基因組及15個單細胞轉錄組。數據庫涵蓋來自冷泉、熱液噴口及海山等深海棲息地的七大門類物種，包括軟體動物、環節動物、節肢動物、脊索動物、刺胞動物、棘皮動物及多孔動物，並結集了1,413份化石紀錄，支援深海生物環境適應策略的演化分析，成為目前物種覆蓋最廣、數據最全面的深海多組學平台。

香港科技大學（科大）聯同南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）（廣州海洋實驗室）及全球逾200位專家，成功啟動「海底甲烷滲漏對全球氣候的影響（CliMetS）」大科學計劃。作為聯合國「海洋科學促進可持續發展國際十年」（海洋十年）認可的倡議之一，CliMetS大科學計劃致力繪製全球海床甲烷滲漏分布圖，並測量其對氣候系統的影響。科大近期於南美洲及非洲合辦兩場重要的國際研討會，旨在凝聚全球力量，填補各國在海底甲烷滲漏研究的空白，深化跨洲合作。搭建橋樑：促進知識交流與能力共享甲烷是一種強效溫室氣體，其20年間的增溫效應是二氧化碳的80倍以上。在海床下儲藏的大量甲烷一旦被釋放，將大幅加速氣候變化。然而，其滲漏規模與機制仍是科學界最迫切的謎團之一。為填補這方面的關鍵研究空白，科大海洋科學系講座教授、廣州海洋實驗室副主任兼香港分部主任錢培元教授擔任CliMetS大科學計劃的負責人及管理委員會主席，致力將零散的區域性研究化零為整，並推動計劃成為一項全球性行動。錢教授強調計劃的重要性：「CliMetS大科學計劃的核心目標是促進知識交流與能力共享，尤其是在南半球資源匱乏的國家，他們往往缺乏相關領域的專業人才、基礎設施及先進技術。通過利用中國及其他發達國家的尖端科研技術與設施，包括中國科研考察船『深海一號』及載人潛水器『蛟龍號』，我們希望在全球範圍內組織國際聯合航次進行大規模的甲烷滲漏勘探。」他強調，區域研究議程須由各地區持份者共同制定、共同主導。