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。
童心相交两岸 “小天使”架金桥******
海峡两岸和平小天使互访交流30周年——童心相交 两岸“小天使”架金桥
【《中国新闻》报记者 程小路 报道】30年前,中华全国台湾同胞联谊会(简称全国台联)与台湾中华企划人协会携手,共同发起一项青少年交流项目——两岸和平小天使互访交流活动。从1992年到2022年,共举办了35次互访交流,涉及数万名两岸同胞。
参与活动的2400多名“小天使”中,有很多人已长成“大天使”,与对岸小朋友一起玩耍的快乐时光,成为打破隔阂、增进了解的机缘。台海时有风雨,“天使”们的友情却历久弥坚。孩子、家长、老师、组织者……每一个参与其中的人,30年后依然在接力传递血浓于水的同胞情谊,散播爱与和平的种子。
去年7月11日,2022年海峡两岸和平小天使交流活动开营仪式暨海峡两岸和平小天使交流活动30周年纪念仪式在中国科学院南京地质古生物研究所举行。(全国台联文宣部供图/《中国新闻》报 发)“小天使”长大友情在延续
1月10日下午,一场主题为“童心同梦”的海峡两岸和平小天使互访交流30周年座谈会在位于北京市朝内大街的“台胞之家”(全国台联办公楼)举行。最早的活动组织者和近年加入的青年工作人员分享自己陪伴“小天使”成长的感受,畅叙希望。
“我是翁林宇,来自台北。第一次到大陆是1992年参加海峡两岸和平小天使活动,现在仍能回想起第一次到北京访问交流时的兴奋期待。”座谈会上,已迈入不惑之年的第一届台湾“小天使”翁林宇通过视频发来感言。
1992年8月,9岁的翁林宇和100多个小伙伴作为首批台湾“小天使”来到北京,他们参观了故宫,登上了长城,还去涿州影视城参加了央视中秋晚会的录制。
一个月后的9月29日,第一届大陆“小天使”抵达台湾。带队的时任中国儿童少年活动中心主任勾德元在桃园机场对蜂拥而来的台媒记者们说,“两岸多多交流,才能增进彼此的了解,只有相互了解,才能建立起深厚情谊”。
那一次台湾之行,大陆的20多个孩子住进当地接待家庭,和台湾的“兄弟姐妹”一起参观台北故宫,去阿里山看日出,还见到了红遍华语音乐圈的偶像组合“小虎队”。当时两岸没有直航,一行人在香港转机时,还在机场偶遇围棋大师聂卫平。
10月4日,在时任台北市长黄大洲举行的欢送晚宴上,勾德元感叹:“青山一道同云雨,明月何曾是两乡。我们海峡两岸是云雨相同,明月共睹,两乡是一乡。”
丰富的交流活动、高规格的接待和偶然的“奇遇”被定格在照片里,也成为两岸孩子的美好回忆。首届“小天使”成功举办,这架“童”心相交的金桥也由此搭建起来。
“如果没有参加活动,我不会同大陆‘小天使’建立难能可贵的友谊,也不会触发对大陆历史文化的浓厚兴趣,更不会来此深造发展。”翁林宇说,他后来进入北京大学深造,并留在大陆工作、生活,现在是上海一家台企的员工。翁林宇在“小天使”活动中结识的大陆小伙伴汤康敏也发来视频感言。同在上海打拼的两人时常联络,儿时的友情延续至今。
1月10日,由全国台联主办的海峡两岸和平小天使互访交流30周年座谈会在北京举行。(全国台联文宣部供图/《中国新闻》报 发)台湾“小天使”首次来大陆不亚于“费翔旋风”
对于现在很多大陆家长来说,利用假期带孩子出境“游学”并非难事。但上世纪八九十年代,两岸“破冰”之初,民间交流除了要克服交通不便,还要面临来自台当局的压力。
“小天使”活动创办人、时任台湾中华企划人协会理事长翁林澄曾回忆,当时岛内规定参加两岸交流活动的学生必须是高中生以上,这使第一批大陆“小天使”来台湾的活动一度陷入僵局,后来他们“动用一切可以动用的资源”,才终于获批成行。
当时,全国台联作为主办单位,未被台当局批准入台,年近六旬的勾德元只能独自担起带队的重任。首次赴台的28个大陆“小天使”成了岛内媒体追逐的对象,勾德元在这十几天里时刻紧绷神经,担心孩子们有什么闪失。首次大陆“小天使”赴台活动过去近20年后,勾德元还清楚地记得,回到北京把孩子们平安交给他们的父母后,“我们几个大人相拥而泣,终于可以放松了!”
翁林澄与勾德元已经故去。“小天使”活动的另一位开辟者、时任全国台联文宣部部长焦万曼来到座谈会,与接棒参与该项目的年轻后辈们分享当年盛况。她清楚地记得,首届活动近150名台湾小朋友来北京,在大陆产生的效应不亚于“费翔旋风”。此后30年,一批批少年儿童穿越台湾海峡,持续传递着民间情谊。
“三十而立”新起点交流活动将展现新特色
从1992年到2022年,30年间,海峡两岸和平小天使互访交流活动共举办交流活动35次,直接参与其中的两岸“小天使”超过2400人,涉及2000多个家庭、数万名两岸同胞。
座谈会上,全国台联党组书记、副会长纪斌列出上述数据。他说,“小天使”活动开两岸中小学生互访交流之先河,如今“三十而立”,面对疫情带来的新挑战,面对两岸形势的新变化,活动将与时俱进,让“小天使”活动展现时代进步新特色。比如近两年邀请“小天使”到南京、厦门,聚焦科技主题,让他们在快乐中学习,在学习中成长。
台湾中华企划人协会名誉理事长温明正也在视频发言中表达了对未来的希冀:“播种希望,看见未来,希望活动持续举办,让和平的种子跨越海峡生根发芽。”
30年间,两岸交流虽偶有波折,但民间交往的大门开启后便再也不会关上。全国台联原副会长史茂林说,“小天使”活动取得的丰硕成果是两岸主张和平统一人士共同努力的结果。“无论环境多么严峻,都无法改变两岸一家亲的事实。无论困难多么复杂,都无法阻挡两岸民众交流融合的心声。”(完)(《中国新闻》报)
中国网客户端 国家重点新闻网站,9语种权威发布 |