1、海洋颗石藻超大光系统I与高效光能转化机制

颗石藻依赖其高效光合作用和碳酸钙外壳在地层中留下显著的“白垩”痕迹，在海洋碳沉积和全球碳循环中扮演着重要角色。该研究首次在原子层面揭示了颗石藻光系统I暨迄今最大的单体光合膜蛋白超分子机器的组装机制，发现其38个捕光蛋白相比陆地植物光系统I拓展了3-4倍捕光截面，阐明了颗石藻光系统I实现95%以上光能量子转化效率的分子排布与物理规律，该成果是海洋光合生物适应进化研究中的一个重大发现，展现了海洋光合生物演化的多样性，体现了生命对光的极致追求，为理解光合生物进化、设计新型蛋白、开发高碳汇生物资源具有重要指导意义。

研究成果于2025年发表在《Science》（封面论文）上。

3、真核生物祖先起源于阿斯加德古菌的深部分支

真核生物的起源机制是国际学术界长期致力攻克的核心科学谜题。尽管已有证据表明真核生物可能起源于阿斯加德古菌，但其具体起源于哪一支类群仍存在激烈争议。该研究基于大规模海洋阿斯加德古菌数据集，利用先进的计算生物学研究技术，揭示了真核生物祖先可能在海姆达尔纲古菌分化之前就已形成。成果颠覆了此前关于真核生物祖先起源于阿斯加德古菌海姆达尔纲内部，作为霍德尔目姐妹的假说。这一发现表明真核细胞的起源时间可能约在27.2亿年前，早于地球大氧气事件，为理解真核细胞形成机制、生命演化规律提供重要的线索。受到英国《新科学家》杂志、新华网和中国科学网等国内外媒体的广泛报道。

研究成果于2025年发表在《Nature》上。

5、AI赋能多源遥感大数据揭示全球海洋叶绿素和湖泊面积动态

围绕全球海洋与湖泊生态系统对气候变化响应机理这一前沿科学问题，研究构建了AI驱动的多源遥感大数据时空融合框架，突破了遥感观测在时空分辨率与长期连续性方面的关键限制，实现了全球海洋和湖泊的高频动态解析。基于深度学习集成模型，融合了BGC-Argo浮标观测与遥感和再分析数据，构建了2001‒2023年全球海洋日尺度叶绿素浓度与全球湖泊月尺度水域面积数据集，揭示了气候变暖引起海洋层化加剧，从而抑制深层营养盐输送导致的中低纬度海洋“绿度”显著衰减，以及季节性变化主导全球湖泊面积动态的核心机制。该进展可为海洋和湖泊生态保护、河湖水系联通工程等提供科技支撑。被《光明日报》、《卫报》等媒体报道。

研究成果于2025年发表在《Nature》和《Science Advances》上。

6、典型珊瑚礁鱼类多样性演化与生态适应机制

珊瑚礁是海洋中的“热带雨林”，其物种多样性形成、演化与保护机理是重大研究问题。以典型珊瑚礁鱼类为研究对象，解析了全球气候变化下珊瑚礁鱼类地理分布格局形成与演变规律；阐明海马等鱼类对珊瑚礁生态适应的遗传与进化机制，发现并证实Hoxa2b基因导致豆丁海马“长吻”退化的调控机理，率先提出了珊瑚共栖行为驱动鱼类个体小型化的新观点；揭示了自然界“雄性怀孕”独特性状形成的分子调控机制，解答了海马育儿袋起源与演化这一困扰学界60多年的科学疑问。为探究海洋生命多样性演化规律提供了新认知，相关论文被《Nature》以“Research Highlights”进行专文点评和推荐。  

研究成果于2025年发表在《Nature Ecology & Evolution》（封面论文）、《Proceedings of the National Academy of Sciences》（封面论文）和《The Innovation Geoscience》上。

7、变暖背景下海洋-大气环流系统对海洋上层快速增温的响应

变暖背景下海洋上层快速增温对海洋-大气环流系统产生深刻影响，是气候变化领域的重大前沿问题之一。研究发现，海洋上层快速增温导致层结加强，使得全球副热带西边界流抬升并向岸偏移。增温导致混合层变浅，减缓大西洋经向翻转环流及其北向的热输送，增强多年代际信号的累积并放大了大西洋多年代际振荡的强度。此外，海洋上层快速增温促进海表蒸发，大气水汽含量与有效比容增加，延缓了大气环流对季节性太阳辐射的响应，改变了大气环流结构及降水分布格局。系列成果为理解海洋-大气系统对全球变暖响应提供了新的物理认识，为准确评估未来动力-生态环境变化提供了科学支撑。

研究成果于2025年发表在《Nature Climate Change》（2篇）、《Nature Communications》和《Geophysical Research Letters》上。

8、主被动遥感海洋极地碳循环认知的新发现

针对海洋碳循环在极地冬季和次表层存在的观测“盲区”，利用星载与机载激光雷达技术，取得了突破性发现。主要成果包括：（1）南大洋冬季碳源修正：结合星载激光雷达与机器学习，发现南大洋高纬度海域冬季CO₂释放通量被以往研究低估了约40%，揭示海冰与风场对碳通量的调控新机制。（2）极地生物泵新认知：证实了南极冬季浮游植物净初级生产力在过去十余年呈显著加速增长趋势，修正了传统认为冬季生物活动微弱的观点。（3）次表层探测突破：利用国产机载蓝光激光雷达，在南海实现了百米深度的高分辨率探测，精准刻画了次表层叶绿素最大值层的三维结构。成果为全球碳收支估算提供了关键科学依据。

研究成果于2025年发表在《Science Advances》、《Nature Communications》和《Communications Earth & Environment》上。

9、揭示全球变暖与人类活动协同驱动的珊瑚礁生态系统重构机制

珊瑚礁生态系统是地球上海洋生物多样性最高、结构最复杂的生态系统之一，其群落稳定性对气候变暖与人类活动干扰极为敏感，但二者如何协同重塑珊瑚礁生态系统仍缺乏系统认知。该研究聚焦南海典型珊瑚礁区，深度解析生物多样分布格局，首次在区域尺度上整合多营养级数据与食物网结构，阐明了珊瑚礁生物群落稳定性的调控路径，揭示了气候变暖与人类活动通过非线性交互作用驱动珊瑚礁生态系统重构的核心机制。研究构建了从多样性到食物网结构的多层级理论框架，突破了单因子、单层次研究范式，为预测全球变化背景下珊瑚礁生态系统的演变方向，科学制定保护与管理策略提供了重要理论依据。

研究成果于2025年发表在《Communications Earth & Environment》和《Environmental Research》（2篇）上。

10、大陆边缘海底滑坡的孕育机制

海底滑坡是海洋中最具破坏力的地质灾害之一。研究揭示了深部地质过程与浅部海底失稳之间的内在联系，构建了“长期孕育—多因素调控—阶段性失稳”理论框架。研究表明，气候及海平面变化调控沉积物供给和微生物含量，影响地层岩石物性特征并在硅藻富集层位形成抗剪切强度较低的“薄弱层”，从而决定海底滑坡发生层位和规模。地震及岩浆活动能够影响地层应力状态和孔压分布，快速降低沉积物抗剪强度，从而诱发海底滑坡。成果实现了浅部沉积与深部动力的耦合，突破了海底滑坡由瞬时触发因素控制的传统认识，为海底滑坡预测、风险评估及深海工程安全提供系统科学依据。

研究成果于2025年发表在《Nature Communications》（2篇）、《Communications Earth & Environment》、《Journal of Geophysical Research: Solid Earth》和《Geophysical Research Letters》上。