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。
民进党当局通过所谓“排黑条款” 台媒:假瞎子摸象,故意略过重点******
【环球时报特约记者 张若】“九合一”选举惨败后,民进党内检讨把矛头指向“黑金”。15日,民进党当局通过所谓的“排黑条款”,看似顺应民意,实则是企图转移焦点。
面对“黑道治台”争议频传,台“行政院”15日通过“公职人员选举罢免法”、正副领导人“选举罢免法”修正草案,有四类人不能登记参选,包括安全犯罪、黑金枪毒重大犯罪、贿选及重罪重刑。比如针对黑金枪毒的重大犯罪行为,草案规定曾触犯“组织犯罪防治条例”“洗钱防治法”“枪炮弹药刀械管制条例”“毒品危害防治条例”等,经判决确定,不得登记为候选人。目前,岛内规定曾犯内乱、外患罪,经判刑确定,不得登记参选正副领导人及公职人员候选人。此次修法增订,违反“国安法”“机密保护法”“情报工作法”及“反渗透法”也纳入规范。此外,7年以上重罪被判10年以上,经判决确定,修法也将限制其参选资格。台“行政院长”苏贞昌声称,排除“黑、金、枪、毒”参政是民众共同期待,也是该做的事。台“内政部”15日称,两项“选举罢免法”的修正,将有助于确立“清廉参政”,维护选举制度公平及公正性,如能顺利于2024年选举公告发布前完成修法,即能适用。
“我就问,你们提了一大堆林林总总的东西,处理到黄承国了吗?如果没有就是在转移焦点啊!”国民党台北市议员徐巧芯称,绿营根本不想处理黄承国以及郭哲敏、林炳文等人,而且这些人没有参与选举,但是他们可以控制候选人,所以有实质影响力,“有权力的人看似有权力,实质背后被别人操控,这才是英系的黑金让大家觉得细思极恐的地方。而你提出这些东西,有什么用?这只是转移焦点,想欺骗民众说我们在处理了”。徐巧芯提到的黄承国曾是蔡英文的“国策顾问”,现任民进党中常委,也是“天道盟”的头目,郭哲敏和林炳文也都是帮派分子,且与台湾警界高层关系密切。
民众党“立法院”党团副总召集人赖香伶15日称,大家不要忘记,为何选前蔡英文站出来讲“终结黑金”,选后又爆出多起“黑金”勾结疑云,“台南88枪击案”至今未破,后面延伸出来的政商关系、黑道介入等,不能只通过“黑金条例”终结,“民众在看的是你有没有宣战、破案的决心”。
《联合报》嘲讽称,民进党很流行“不对症下药”。例如,输入大陆的农渔产品被禁,就声称对岸“打压”;被指“黑金治台”,便说要修法扩大“排黑条款”,却不处理中常委黄承国的问题,“假瞎子摸象便是如此,知道要故意略过重点”。联合新闻网称,民进党近来与“黑道”“黑金”等字眼形影不离,选后台北市“立委”补选开战两周,民进党参选人吴怡农又陷入“黑道疑云”,昔日协助吴怡农参选的黄承国备受关注。因此,民进党火速通过“排黑条款”,无非是提升社会观感,转移吴怡农卷入黑道的讨论,试图挽救台北市“立委”补选选情。文章批评称,是否为“假修法排黑、真转移焦点”,很快就会见真章,但若排黑只是攻防武器,也让选后检讨显得廉价。(环球时报)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)