科学家揭示珊瑚的高温驯化适应机制 让“适者生存”加速上演,为珊瑚提供应对气候变化路径******
科学研究正在为珊瑚寻找应对气候变化的新路径。尽管科研人员在不遗余力地设法保护珊瑚,但是导致珊瑚种群生存困难的根本问题在于当前气候变化速度过快。解决根源问题,即降低碳排放,避免气候变化速度过快,才能更好地保护珊瑚。
——江雷 中国科学院南海海洋研究所助理研究员
◎本报记者 何 亮
珊瑚作为一种海洋生物,因其缤纷的色彩、特殊的生存方式而受到人们的关注。珊瑚对生存环境的变化较为敏感、对生存环境的要求较为苛刻,气候变化影响下的水温升高会导致大量珊瑚白化死亡。
近日,生态学期刊《分子生态学》在线发表了由中国科学院南海海洋研究所黄晖团队领衔完成的论文,揭示了珊瑚应对气候变暖的驯化适应及其生理和分子机制。论文共同第一作者、中国科学院南海海洋研究所助理研究员江雷在接受科技日报记者采访时表示:“这项研究有助于我们正确认识珊瑚对海水升温的适应潜力,为人类保护珊瑚礁提供了正面、积极的启示。”
孵幼型珊瑚,礁体上的“拓荒者”
长期以来,珊瑚除了因为五彩斑斓的色彩而备受人们关注,关于它还有一个问题常常令人困惑——珊瑚究竟是动物,还是植物?
事实上,珊瑚是动物,是一种较低等的刺胞动物。珊瑚之所以色彩斑斓,是因为其体内生活着一种微小的藻类——虫黄藻。虫黄藻可以通过光合作用为珊瑚提供能量,保证珊瑚的生存。如果珊瑚失去虫黄藻,就会饿肚子,最终因没有能量来源而饿死。
珊瑚与虫黄藻复杂的共生关系,不仅关乎珊瑚的生存,也是科研人员研究的重点。此次研究中,黄晖研究团队主要研究的珊瑚种类是孵幼型鹿角杯形珊瑚。
“孵幼型鹿角杯形珊瑚比较特殊,是‘先锋物种’,这也是我们选择孵幼型鹿角杯形珊瑚作为研究对象的一个原因。当一个生态系统受到破坏或者干扰的时候,‘先锋物种’是最早出现的一类生物。‘先锋物种’就像‘拓荒者’一样,率先开启了生态演替和重塑生物群落的旅程。”江雷表示,“因为发育快,繁殖能力强等原因,一旦有新的合适生存环境出现,孵幼型鹿角杯形珊瑚的幼虫会最先长到礁体上开拓生存环境,并对礁体进行相应改造。之后才会有其他的生物相继进驻这一生存环境。”
选择孵幼型鹿角杯形珊瑚作为研究对象,另一个重要的原因是其对环境的适应类型。江雷介绍,在自然界,生物对环境的适应有两种不同类型:一种类型称作表型可塑性适应,即生物的生理过程是弹性可变的,生物通过调整机能适应环境变化;另一种类型称作进化适应(又称遗传适应),即生物在许多世代中由自然选择进行演化、筛选,最终完成对环境变化的适应。
“我们选择表型可塑性适应来进行研究,是因为对这种适应类型的研究时间周期较短,容易捕获研究结果,显现成果差异。”江雷表示。孵幼型鹿角杯形珊瑚的繁殖方式是体内受精,幼体在母体内发育,发育成为幼虫之后,再由母体排出体外。孵幼型鹿角杯形珊瑚排放出来的幼虫发育周期在1个月左右,是卵生型珊瑚的十分之一。
开展对比实验,揭示生理调节机制
在中科院南海海洋研究所的实验室里,一排排灯光格外显眼。光线照射下,颜色各异的珊瑚生活在人工营造的生态系统里。江雷等科研人员对孵幼型鹿角杯形珊瑚的驯化实验也正是在这里进行。
“在野外,珊瑚生存的正常水温是29摄氏度。我们通过温控系统,将珊瑚缸中的水温以每天约0.5摄氏度的速度进行提升。大约一个星期后,珊瑚缸中的水温会升至32摄氏度,并保持此温度。此次研究中的孵幼型鹿角杯形珊瑚幼虫,正是在上述高温环境中完成在母体珊瑚体内的发育和出生。”江雷说。
在长达1个月的研究中,科研人员观察到了很多现象。经过高温驯化后,孵幼型鹿角杯形珊瑚母体的代谢受到了不利影响,不仅光合作用降低,还发生了白化现象。可是,驯化组子代幼虫的表现却不一样,与对照组子代幼虫相比,经过高温驯化的子代幼虫能适应更高的水温,其最适生存温度有了明显提升,对高温的适应性得到了增强。江雷表示:“这说明,仅仅一个月的驯化就对子代幼虫的表型产生了较为明显的影响。”
仅凭一组数据,尚不足以得出定论。接下来,科研人员又进行了交叉移植实验。科研人员分别将经历了驯化组的幼虫和对照组的幼虫置于对照温度与高温环境。对比的结果与此前的结论较好地吻合,证明珊瑚母体的热驯化缓解了高温对子代幼虫的不利影响。
“上述现象背后,是珊瑚幼虫生理状态的调整。”江雷表示,在驯化之后,幼虫的虫黄藻的光合活性与光合速率得到了提高。幼虫的虫黄藻变得更强大,对高温的适应能力也更好。与此同时,幼虫的呼吸消耗降低了。这就意味着,幼虫能在获得更多营养物质的同时,支出更少的能量消耗。
“这一生理调节机制对珊瑚幼虫来说,可谓是大有裨益。”江雷表示,处于浮游阶段的幼虫,能量物质的补充全部依赖于虫黄藻的光合作用。如果生产得多且消耗得少,幼虫的能量储备就会更加充足,也会利于其生存。
此次研究中,科研人员还发现,驯化后的珊瑚幼虫中负责从虫黄藻转移脂类、糖类和氨基酸等营养物质的宿主转运蛋白基因表达也发生了显著上调,与此前发现的相关生理机制相符。
发挥科技力量,提供更多拯救路径
在气候变化影响导致水温升高、威胁珊瑚种群生存的当下,我们能否利用科技找到更多拯救珊瑚种群的路径?
“在气候变化越发明显的当下,每一次海洋热浪事件都相当于对珊瑚的一次驯化。”江雷表示,在未来,野外环境中的驯化事件及其引发的适应效应将会越来越多。
在我国,珊瑚修复工作正在如火如荼地展开。借助中国南海相对于其他珊瑚生活海域位置偏北的地理位置优势,我国科研人员在三亚、西沙等潮间带浅水区的极端生境中寻找能够存活下来的珊瑚,并将它们移植到实验室进行选育扩繁,最终把这些珊瑚再次回植到天然的生境中。
“此次研究的孵幼型鹿角杯形珊瑚,也来自生境恶劣的潮间带。”江雷表示,在海底种珊瑚与在陆地上植树造林有一定的相似之处,却比在陆地上植树造林辛苦得多。科研人员要背着数十斤重的装备在水底打桩固定,水下失重的环境也让工作难度大大提升。
此次研究的论文通讯作者、中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室研究员黄晖介绍,截至目前,南海海洋研究所共建设了40亩苗圃,一年可产出约7万株珊瑚苗;还建设了300亩的修复区,扭转了实验依靠野外采苗的现状。目前,科研人员播种到海床的珊瑚苗均出自人工培育。
“尽管科研人员在不遗余力地设法保护珊瑚,但是导致珊瑚种群生存困难的根本问题在于当前气候变化速度过快。”江雷表示,科学研究正在为珊瑚寻找应对气候变化的新路径,而解决根源问题,即降低碳排放,避免气候变化速度过快,才能更好地保护珊瑚。
【十年·中国观察】一起向未来,中国向世界表达语态渐变******
中新社北京9月27日电 题:一起向未来,中国向世界表达语态渐变
中新社记者 李双南
“春风如贵客,一到便繁华。”
2022年北京冬奥会,在中国传统农历立春日拉开帷幕。充满诗意的二十四节气倒计时、主火炬“点燃”方式,以及开幕式上诸多包含中式美学的巧思,被认为是展现了“中国人的浪漫”。
与14年前夏奥会“万人击缶而歌”所传达的强烈情绪相比,温婉、简约、平和是今日中国试图向世界表达的语态。
资料图:2022年2月4日晚,第二十四届冬季奥林匹克运动会开幕式在北京国家体育场举行。中新社记者 毛建军 摄平视中孕育更多个性
曾经,“感谢国家”是中国运动员赛后接受采访的“标准答案”,而近年的国际体育竞技场上,年轻的中国运动员化身为五光十色的中国“名片”,奖牌不再是唯一标识。
世人阅之难忘的,有无需翻译的身体语言“比心”,有颁奖仪式上浪漫动人的大胆求婚,有登台领奖时的花式发型,更有聚光灯下率真自然的个性语言。
“我要吃油焖大虾。”摘得东京奥运会“首金”的中国射击运动员杨倩,在赛后对母亲隔空喊出冠军的愿望。而她头戴“小黄鸭”、做了美甲在领奖台上“比心”的照片,瞬时刷爆网络。以杨倩为代表的新一代中国运动员们,在赛场内外敢于展露自我的故事,亦让世界看到一个更加自信、开放、可爱的中国。
资料图:2021年7月24日,杨倩在东京奥运会女子10米气步枪颁奖仪式上。 中新社记者 杜洋 摄曾经,中国运动员的标签总是离不开内敛、谦逊等内向型字眼。如今,新一代中国青年“平视”世界时,表达自我的底气、个性被持续激活,彰显青春飞扬。
“努力永远不会骗人”,这是夺冠时未满18岁的单板滑雪运动员苏翊鸣的口头禅,而“不设限”则是他对未来的期许。强自我、大心脏、宽视域,是时代赋予新世代中国青年的特质。他们代表着更可感可知的中国面孔,助力世界更清晰地读懂中国。
资料图:2022年2月7日,北京2022年冬奥会单板滑雪项目男子坡面障碍技巧决赛在张家口云顶滑雪公园举行,中国选手苏翊鸣夺得男子坡面障碍技巧银牌。中新社记者 富田 摄开放中迸发更多创造
这十年,走红海外社交媒体的中国形象日趋多元丰富。“90后”古风美食博主李子柒正是其中的佼佼者。摘花酿酒、养蚕缫丝、烹调时蔬、手作家具……她以画面曼妙、制作精良、饱含田园烟火气的视频作品,点燃千万外国网友对乡土中国的向往。
随着中国开放的大门越来越宽广,中国已深深融入世界之中。“你中有我,我中有你”的新空间关系,成为中国对外表达方式创新的活力之源。于是,抽象的文明底蕴得以更自如地转化为具体而鲜活的个体案例,民间自发站上世界舆论场、为国“代言”的力量不断壮大。
2020年,中国青年画家“乌合麒麟”创作讽刺漫画《和平之师》,批判澳大利亚特种部队曾在阿富汗犯下残暴罪行,在海外社交媒体上广泛传播,令时任澳大利亚总理莫里森恼羞成怒。“乌合麒麟”再以一幅言简意赅、细节丰富的《致莫里森》回应。
这是普通中国人以笔为媒、深度参与国际舆论场,并勇于进行创造性表达的一个例证。
资料图:2021年7月8日,上海,乌合麒麟出席世界人工智能大会青少年创新发展论坛。中新社发 陈玉宇 摄无论是勾勒诗与远方的李子柒,还是锐气十足的“乌合麒麟”,他们皆在中国激荡的开放大潮中顺势而为,并抓住全球媒介变革的契机,创造出现象级的传播,让世人记住了一个日益立体生动的中国。
兼容中交织更多共情
北京冬奥会令“冰墩墩”成为火遍全球的中国文化使者。憨态可掬的熊猫造型,裹上富有科技感的冰晶外壳,源自冰糖葫芦的创意理念瞬间充满生命感染力。一个“可爱中国”的形象,连通世界万众的心扉。
“冰墩墩”的风靡,并非偶然为之的“灵光一闪”,而是凝聚着设计者对中国如何面向世界表达的深思。“冰墩墩”设计团队负责人曹雪认为,讲好中国故事,既要读懂自己,又要读懂世界。其实,两个“读懂”,正是“冰墩墩”成功的共情密码:读懂自己,便能灵活调用中国文化元素;而读懂世界,则能理解一个包容、善意、温暖的吉祥物形象,才是当下因疫情而愈显分裂的世界之所需。
资料图:2月20日,北京2022年冬奥会花样滑冰表演滑在首都体育馆举行。日本选手羽生结弦与“冰墩墩”互动。 中新社记者 毛建军 摄这十年,中国走向世界的心路历程可概括为从“我”到“我们”。走过竭力向世界证“我”的阶段,中国更加注重在共同体中观照自身、理解他者、共织“我们”。
由是,中国与世界的共情便交织展开。冬奥会开幕式上,由各国“小雪花”汇聚而成的人类“大雪花”,象征着和而不同的共同体;来自中国大山里的孩子们,身着传统服饰,演唱希腊语会歌,地球村天涯共此时。中美运动员互换礼物、中日运动员同框“比心”……一幕幕超越国界的亲切互动,释出中国和合文明观的善意,串联起人类“更团结”的未来。(完)
中国网客户端 国家重点新闻网站,9语种权威发布 |