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。
中共二十大报告传递中国经济确定性******
(中共二十大·观察)中共二十大报告传递中国经济确定性
中新社北京10月17日电 (记者 王恩博)确定性,这个当今世界的“稀缺品”,大量体现在中共二十大报告绘制的中国经济蓝图中。提出一系列新观点、新论断的同时,报告也以诸多具有连贯性、一致性的表述,传递出关于中国经济的稳定预期。
“发展”的地位进一步明确。二十大报告提出,发展是党执政兴国的第一要务。这与十九大报告中“发展是解决中国一切问题的基础和关键”的表述一脉相承。
幼有所育、学有所教、劳有所得、病有所医、老有所养、住有所居、弱有所扶,作为一个大国,中国发展中的各项目标都需要财力物力保障,这归根结底要以稳定而可持续的经济发展为支撑。
2013年至2021年,中国国内生产总值年均增长6.6%,高于同期世界和发展中经济体平均增长水平。这一时期,恩格尔系数降低至30%以下,居民生活水平进一步提高。正是经济实力的大幅提升,让发展成果惠及全体人民成为可能。
二十大报告强调“高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务”,折射出中共对“发展”的重视一以贯之。“建设现代化产业体系”“加快发展方式绿色转型”等要求,则意味着中国经济将因应形势,不断改进发展“方程式”。
改革的方向也得到延续。“坚持社会主义市场经济改革方向”,连续两次党代会报告,这个表述一字不差。
十年来,中国共推出2000多个改革方案,涉及经济社会各领域,涵盖衣、食、住、行、教育、医疗、养老等各方面,十八届三中全会部署的改革任务总体完成,十九大以后部署的新改革任务接续推进。
如今改革行至中流,剩下的多是“硬骨头”。在推动科技高水平自立自强、建设高标准市场体系、防范化解风险、促进经济社会发展全面绿色转型等方面,尤其如此。
“把实施扩大内需战略同深化供给侧结构性改革有机结合起来”“加快建设现代化经济体系”“深化农村土地制度改革”……二十大报告中的改革相关部署,多落脚在亟待突破的堵点,以及微观务实的细节。
这将成为持续激活中国发展潜能的“钥匙”。中国国家发改委体改司副司长蒋毅表示,中国将用足用好改革这个“关键一招”,为经济社会平稳健康发展注入强大动力。
“开放”的决心有增无减。二十大报告明确“推进高水平对外开放”,在此前“推动形成全面开放新格局”的基础上,中国开放的大门只会越开越大。
过去十年,共建“一带一路”成为深受欢迎的国际公共产品和国际合作平台,中国成为140多个国家和地区的主要贸易伙伴,货物贸易总额居世界第一,吸引外资和对外投资居世界前列,对外开放的平台更高、范围更宽。
随着二十大报告进一步提出“稳步扩大规则、规制、管理、标准等制度型开放”“营造市场化、法治化、国际化一流营商环境”“深度参与全球产业分工和合作”,中国对外开放料将走向更深层次、更优格局。
这无疑是世界的利好。中国人民大学重阳金融研究院高级研究员何伟文认为,中国打开国门,面向全世界合作,将获得广阔发展空间,也将为各国合作共赢提供强大支撑。
“民生”的思维贯穿始终。“增进民生福祉,提高人民生活品质”,这个历来被中共视作工作出发点、落脚点的议题,在二十大报告中不出意外占据相当篇幅。
收入是民众最有感的关键指标之一。报告提出,努力提高居民收入在国民收入分配中的比重,提高劳动报酬在初次分配中的比重。“促进机会公平,增加低收入者收入,扩大中等收入群体”的细致要求也被写入其中。中国的“民富”与“国富”已走上同一条轨道。
当然,随着中国人对美好生活的需求更加丰富、全面,“民生”二字不再是单一领域的概念,更演变成综合性、多向度的载体。由此,“实施就业优先战略”“健全社会保障体系”“推进健康中国建设”等任务,在报告中都得到具体阐述。
“治国有常,利民为本”,当保障和改善民生从理念到执行层面都得到更好贯彻,中国人的获得感、幸福感、安全感将更加充实、更有保障、更可持续。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)