来自芝加哥的南加州大学学生是如何通过科学来保护海洋生物的

在黑暗的科学实验室里,这些淡黄色的生物粘在半加仑的塑料桶上,它们纤细的触须在水中轻轻摆动。它们不会说话,但这些微小的海葵可能会给研究人员一个重要问题的答案:如何保护海洋生物免受气候变化的影响。

南加州大学的学生Connie Machuca相信他们的潜力。她研究这些微小无脊椎动物的基因,科学家们称之为Aiptasia。她的目标是了解它们如何应对水温升高、海水盐度差异以及与气候变化相关的其他后果。由于Aiptasia与珊瑚有许多共同的特征,对它们进行研究可能会发现保护濒危水下生态系统的新方法,比如保护因珊瑚白化而濒临死亡的珊瑚礁。

Connie Machuca

南加州大学的大四学生康妮·马丘卡(Connie Machuca)研究海洋物种,如珊瑚,如何受到温度升高、盐度升高和气候变化的其他影响。(USC图/埃里克·林德伯格)

她说:“我们并没有看到海洋温度下降或风暴减弱。”她认为,通过研究哪些基因可以保护这些海洋动物不受更温暖的温度或更恶劣的海洋环境的影响,科学家们可以帮助它们适应新的环境。

马丘卡在芝加哥长大,在来到南加州大学之前从未想过海滩,所以她承认研究海洋生物是一种不同寻常的热情。但由于与环境海洋生物学家卡莉·肯克尔(Carly Kenkel)的合作,她被南加州大学多恩西夫文理学院(USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences)的海洋保护和海洋研究领域所吸引。大二时,她在肯克尔的实验室深入研究珊瑚和海葵,从未回头。

马丘卡在攻读环境研究学位的同时辅修了海洋生物学,第一代大学生学会了如何戴水肺潜水。她走遍全国帮助采集海葵标本。她在卡塔琳娜岛进行了自己的海洋研究。她还加入了特洛伊游行乐队,在鼓线上敲钹。

现在,当她的本科经历在这个春天结束的时候,Machuca非常感激这些机会,以及她作为特洛伊人所拥有的更多机会。

“我一直想来这里,南加州大学告诉我,我来这里是有原因的,”她说。“我一点也不后悔。刚开始的时候,离开家人很难受,但我充分利用了这段时间,让他们知道,他们的牺牲是值得的。”

早年对科学的热情使南加州大学的本科生从事海洋研究

Machuca在早年就被环境问题所吸引。她在芝加哥和密歇根湖的学校里做水质方面的科学项目。她越来越关注污染和气候变化的影响,不仅是对人的影响,而且对植物和动物的影响。

当Machuca四年前来到USC时,她对环境研究很感兴趣,但不知道该把注意力放在哪里。海洋研究员吉尔·索姆建议找一个研究职位来积累经验,并把她推荐给肯克尔。肯克尔刚刚启动了她的实验室,研究像珊瑚这样的水生无脊椎动物。

Machuca说:“当你不知道某件事,或者你来自一个没有经验的背景时,这里的教授是非常善解人意的。”“我没有任何研究经验,但我能够和一些教授交谈:‘这是我感兴趣的,你认为我应该追求什么?’这种课外的关系对我决定自己想做什么很有帮助。”

南加州大学的第一代学生探索气候变化和对海洋生物的影响

作为肯克尔实验室的助理,她对气候变化如何影响珊瑚、海葵和其他海洋生物(统称刺胞动物)产生了浓厚的兴趣。马丘卡说,这些动物中的一些与藻类有一种相互迁就的关系,它们以藻类为食。水温升高或其他变化会促使珊瑚将其组织内的藻类赶走,最终导致它们饿死。这是导致珊瑚白化的主要原因,这种白化破坏了世界各地的珊瑚礁。

然而,研究珊瑚很棘手。这些挑剔的生物需要定期运来新的海水,对栖息地的变化很敏感。另一方面,爱普生在很多条件下都能茁壮成长,它们被称为水族馆害虫。与珊瑚一样,它们与藻类也有共生关系,但它们也可以在没有藻类的情况下生存。

Machuca认为,Aiptasia可以代替实验室里的珊瑚。他们可以帮助科学家们找到解决气候变化影响的方法,而不需要努力让他们的标本存活下来。

她说:“我想证明这种无脊椎动物具有广泛的遗传多样性,因此它可以被广泛用作珊瑚的模型。”“这样,研究人员就不必专门用珊瑚来测试和做实验了。”

了解气候变化如何影响海洋生物对保护海洋栖息地和指导环境政策具有重要意义。但Machuca也对社会和经济后果感兴趣。

Connie Machuca Catalina

康妮·马丘卡(Connie Machuca)在美国南加州大学里格利环境研究所(USC Wrigley Institute for Environmental Studies)卡塔琳娜岛(Catalina Island)进行的一项实验中,利用一个小的压力室来研究幼年海带对越来越强的水压的反应。(图片/康妮·马丘卡提供)

她说,澳大利亚、斐济和新西兰等地的生态旅游和经济稳定依赖于珊瑚礁和海洋栖息地。生活在珊瑚周围100公里内的大多数人都生活在发展中或贫困地区。

她说:“珊瑚数量的减少不仅威胁到生态环境,还威胁到人们的生计。”“如果海洋状况不佳,这些地方的经济福祉就会受到威胁。”

本科研究员设想从事海洋研究和教学工作

Machuca对海洋研究的热情使她远远超出了南加州大学的地下实验室。去年夏天,她利用南加州大学多恩西夫分校(USC Dornsife)提供的冲浪补助,前往佛罗里达州收集海葵标本。另一个夏天,在国家科学基金会的资助下,海带研究把她带到了卡塔琳娜。她去年获得了水肺认证,现在正在参加USC箭牌环境研究所开设的科学潜水课程,这样她就可以在研究生院和其他地方进行水下研究。

肯克尔说:“我一直对她的主动性、独立性和足智多谋印象深刻。”“从最初开发她的技能,到调查主要文献,到获得自己的资金,到现在执行她的研究项目,她在工作的各个方面都超出了我的预期。”

Machuca还通过USC Sea Grant参加了一个博物学家培训项目,学习加利福尼亚的自然历史,重点是沿海地区。这段经历帮助她在芝加哥一个自然夏令营实习期间教孩子。她的目标之一是向未来几代人灌输好奇心,确保他们拥有帮助她在南加州大学茁壮成长的资源。

她说:“能够获得论文、能够与研究人员交谈、能够前往佛罗里达群岛并与其他科学家合作——这些事情并没有广泛地提供给其他学生和可能希望更多地参与研究的人。”“我想和年轻一代分享这些信息,这样他们在成长过程中就会有不同的思维方式,在研究和科学方面可能会有不同的目标。”

她希望研究在她的职业生涯中扮演重要角色,她目前正在申请高级学位,计划继续研究海洋动物如何受到环境变化的影响。马丘卡认为,像索姆和肯克尔这样的导师的支持和建议给了她信心。

她说:“尽管我的经验有限,但知道有教授相信我,这帮助我走到了今天。”“我觉得南加州大学在给缺乏经验的人机会,让他们变得更优秀,充分发挥他们的潜力方面做得很好。”

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