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。
APEC时间,习近平递出一份中国式现代化的“国际版说明书”******
(近观中国)APEC时间,习近平递出一份中国式现代化的“国际版说明书”
中新社北京11月19日电 题:APEC时间,习近平递出一份中国式现代化的“国际版说明书”
中新社记者 黄钰钦 郭金超
从印尼巴厘岛到泰国曼谷,从G20到APEC,在中国国家主席习近平二十大后首次外访的外交日程上,“中共二十大”这个关键词频频走进大国外交的最前线,不断对外提供理解中国未来发展的最权威读本。
当地时间11月18日上午,亚太经合组织第二十九次领导人非正式会议在泰国曼谷国家会议中心举行。国家主席习近平出席会议并发表题为《团结合作勇担责任 构建亚太命运共同体》的重要讲话。新华社记者 鞠鹏 摄当地时间17日下午,习近平此行转入APEC时间。在泰国曼谷,“中国式现代化”成为他当天应邀在APEC工商领导人峰会上发表书面演讲中的重要关键词。
中共二十大对当前和今后一个时期中国发展作出总体规划和部署,强调要全面推进中国式现代化。在这份书面演讲中,习近平深入阐释了中国式现代化的基本特征和本质要求。可以说,中国最高领导人向世界递出一份详细描述中国式现代化的“国际版说明书”。
英国广播公司(BBC)曾将中国式现代化称为全新的“政治语码”,认为其是解码中国未来发展的关键。在二十大报告中,中国式现代化特征鲜明:人口规模巨大、全体人民共同富裕、物质文明和精神文明相协调、人与自然和谐共生、走和平发展道路。
中国式现代化的这些特征对世界意味着什么?从习近平向世界宣介的这一份说明书里,人们可以读出明确答案——中国新发展,世界新机遇。
例如,中国式现代化是人口规模巨大的现代化,当中国的中等收入群体在未来15年超过8亿,超大规模的市场不难预见将持续成为全球投资的热土。
又如,中国式现代化是物质文明和精神文明相协调的现代化,既“仓廪实”又“知礼节”,决定着中国的发展追求和文明观将为世界文明发展提供助力。
再如,中国式现代化是人与自然和谐共生的现代化,正在绿色转型的中国持续实施减碳节能,这既是对自己负责,也是对世界负责。
更重要的是,中国式现代化追求的是发展过程和结果的和平。亚太地区曾饱受冲突战乱之苦,和平是地区国家共同的追求。“中国人民最希望看到的是和平稳定。”在书面讲话中,习近平阐明中国的战略抉择,表明实现中国式现代化靠的绝不是传统战争、殖民、掠夺的老路。
亚太经合组织(APEC)第二十九次领导人非正式会议11月18日至19日在曼谷举行。图为大型APEC会议海报。中新社记者 王国安 摄亚太是中国安身立命之所,也是中外交流互动的最前沿。在观察家看来,习近平选择在APEC时间向世界传递中国式现代化的“国际版说明书”也具特殊考量。
一方面,这是中国对自身亚太角色的再次标定。
如今,中国经济同亚太经济相互依存、深度融合,中国已经成为许多亚太经济体的主要贸易伙伴和地区产业链供应链重要节点,中国的发展受益于亚太。
作为亚太之中国、世界之中国,中国式现代化将与亚太经济体产生更广泛的互动,也将以自身发展回馈亚太、造福亚太。面向地区国家,中国式现代化在这一场合被全面解码,是意在寻求与区域发展的同频共振。
另一方面,这也是对中国式现代化追求立己达人、与世界同行的再次宣示。
二十大报告指出,中国式现代化要“推动构建人类命运共同体,创造人类文明新形态”,这既强调现代化的中国特色,也传递出“胸怀天下”的价值取向。但国际舆论场总有声音将中国式现代化误读为对外输出自身模式,中国这一份“国际版说明书”也意在廓清杂音。
无论是持续扩大市场,还是重视平衡发展,抑或是推动能源转型,都是惠及中国和世界的多赢之举。将搞好本国发展和贡献世界发展紧密结合,折射出的是中外互动中的同行和共赢。
亚太经合组织(APEC)第二十九次领导人非正式会议11月18日至19日在曼谷举行。图为会议主会场诗丽吉王后国家会议中心。 中新社记者 王国安 摄这一立己达人的追求,在18日的APEC领导人非正式会议上有进一步清晰的表达。习近平在会上强调,中国将坚持走中国式现代化道路,建设更高水平开放型经济新体制,继续同世界特别是亚太分享中国发展的机遇。
从北京到印尼巴厘岛,再到泰国曼谷,此行是中共二十大后中国最高领导人的首次外访,是中国面向世界的又一次自我陈述。在APEC的国际舞台,作为中国故事的第一讲述人,习近平向世界递出的这份描述中国式现代化的“国际版说明书”,表达的正是中国发展与世界发展合作共赢的叙事。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)