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。
墨西哥驻华大使施雅德:墨中关系充满活力 在华工作充实有信心******
(中国这十年·他论)墨西哥驻华大使施雅德:墨中关系充满活力 在华工作充实有信心
中新社北京9月26日电 题:墨西哥驻华大使施雅德:墨中关系充满活力 在华工作充实有信心
中新社记者 肖欣
“中国在过去十年间取得卓越的发展成就。这种发展从沿海到内陆,并不局限于经济增长,还涉及科技、医疗、农业等诸多领域”,墨西哥驻华大使施雅德在接受中新社记者专访、细数近年来墨中合作项目时说,担任驻华大使“让我感到充实”,对合作造福于两国人民既“自豪”又“有信心”。
今年2月14日是墨西哥与中国建交50周年纪念日。“墨西哥和中国半个世纪的外交关系硕果累累。”施雅德表示,自建交以来,历任墨西哥总统都在任期内访问过中国,以增进两国间政治对话和互信,加强经贸及各领域交流与合作。“各层级政府间对话、经贸往来和双边合作都反映出我们紧密的双边关系,尤其是自2013年以来建立的全面战略伙伴关系充满活力”。
“我希望强调我们与中方合作的重要性。”施雅德指出,中国是墨西哥第二大贸易伙伴,墨西哥也是中国在拉美和加勒比地区的第二大贸易伙伴。
他还强调,墨西哥和中国都拥有悠久丰富的历史文化。两国文化在对方的美食、艺术等各方面有着源远流长的融合呈现。近年来,两国的教育和文化交流不断加强,“越来越多的墨西哥人有兴趣学习汉语,并希望来到中国留学,中国人对了解墨西哥的兴趣也不断增加。”
施雅德介绍,多年来,墨中共同开发的合作项目涵盖减贫与发展、灾害管理、气候变化、智慧城市规划、数字经济、中医药等诸多领域,“两国在共同感兴趣的领域分享着各自的宝贵经验”。他还透露,“最近,我们正重点努力推进一项更富雄心的合作计划,给予科技领域‘优先机会’,在人工智能、航天技术、电信等领域,两国的决策者和行业专家将展开交流与合作。”
作为“专家型”外交官,施雅德曾参与世界贸易组织(WTO)筹建,并担任WTO负责经济和发展问题的副总干事,见证并支持了中国加入WTO。此后,他又赴任岭南大学副校长、香港中文大学深圳校区副校长等职,专题研究中国贸易和金融体系。担任驻华大使以来,这位深谙经济发展与多边合作的“专家”热衷参与和推介一些惠及民生的“小项目”。
“最近有两个让我非常自豪的例子”,施雅德告诉记者,“一是由重庆市政府资助的在线培训项目,它使墨西哥中小企业所有者有机会了解数字化,通过电子商务获得更好的增长机会;二是与福建省政府合作的‘菌草’种植技术推广项目,菌草可作为牲畜饲料,其种植还可改善土壤以提高农作物产量,为贫困地区民众创造额外的收入。”
“毫无疑问,这些项目将为许多墨西哥民众带来可持续的生产方式和更好的生活”,施雅德强调,“墨方将继续以长远发展的眼光,与中方共同培育这些意义深远的项目。”
合作的意义也在两国携手抗击新冠肺炎过程中得到充分彰显。施雅德表示,从疫情之初,墨西哥就得到来自中国各级政府的支援。
他介绍说,在疫情最初阶段,中方的援助主要集中在提供防护装备和全球急需的呼吸机等医疗器械方面,这让墨西哥能够配备呼吸机的医院床位几乎增加了两倍。危急时刻,作为通向拉美和加勒比地区的门户,墨西哥城和上海市建立起“空中绿色通道”,2020年至2021年,往返两国间的350架次飞行将抗疫急需的医疗物资送达拉美多国。
在第二阶段的疫苗合作中,墨西哥率先批准三种中国新冠疫苗的紧急使用。2020年至2021年,墨方累计收到来自中国的超过3400万剂疫苗。
在施雅德看来,中国的公共卫生外交在全球新冠疫情防控中发挥了重要作用。其中,墨中守望相助的故事更是两国深化合作利好拉美和加勒比国家的缩影。
“墨西哥在拉美地区扮演着重要角色”,施雅德指出,作为该地区第二大经济体和人口第二大国,基于历史、文化、语言、经济、社会各方面的紧密联系,墨西哥与该地区其他国家都保持着牢固和友好的关系。在区域合作中,墨西哥是该地区的重要捐助国之一,也是联合国拉丁美洲和加勒比经济委员会、美洲国家组织、拉美和加勒比国家共同体等区域组织的积极成员。
“同时,墨西哥与中国有着密切的友谊”,施雅德说,“这令墨西哥具有强大的影响力,可以为促进拉中关系作出重要贡献。”他补充说,墨西哥2020年至2021年担任拉美和加勒比国家共同体轮值主席国期间,在科技创新、农业、传统医药、减贫与发展等领域同中国展开广泛交流合作,在2021年底成功举行的拉中论坛第三届部长会议上,各方达成未来三年合作路线图。
“担任驻华大使让我感到充实”,施雅德说,“我有信心,我们两个伟大的国家将在经济、人文等各领域更紧密地团结合作,造福于民。”(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() ![]() 彩神地图 |