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55世纪平台2023-01-31 16:05

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。

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村里开起“议事会”:“村BA”火了,下一步咋干?******

  新时代新征程新伟业|村里开起“议事会”:“村BA”火了,下一步咋干?

  新华社贵阳11月25日电题:村里开起“议事会”:“村BA”火了,下一步咋干?

  新华社记者蒋成

  “希望‘村BA’能实实在在地带动村子发展”“能不能开好赛事,同时也做点青年培训”……初冬时节,天气转寒,贵州省黔东南苗族侗族自治州台江县台盘村村委会会议室里的讨论气氛却非常热烈。

  11月16日一大早,台盘村迎来一批特殊的客人——学习贯彻党的二十大精神贵州省委宣讲团。上午10点,宣讲会准时开始,20多位村民代表和宣讲团成员面对面直接交流。

  会议室外的村委会大院,围着一处宽阔的篮球场。“现场亲眼看过‘村BA’的球场,火热的篮球征战场面还历历在目啊。”贵州省委宣讲团成员、省委宣传部常务副部长谢念以此为话头开场。

  台盘村是一个苗族村寨,全村272户1186人,92%是苗族。今年夏天,由当地村民举办的乡村篮球赛由于观众氛围异常火热,引起网络关注,被网友亲切地称为“村BA”。

  “2020年,台盘村71户294人贫困人口全部脱贫。如今,台盘村又迈出了乡村振兴的新步伐。我们今天就一起从党的二十大报告里找一找咱村未来发展的‘指南针’。”谢念结合入村所见,将报告中与台盘村息息相关的内容进行了逐条阐释,“‘促进群众体育和竞技体育全面发展’‘全面推进乡村振兴’‘统筹乡村基础设施和公共服务布局’……报告里这些重要部署,就是贵州省、台江县、台盘村发展的新思路、新契机!”

  村民们听得聚精会神,而当宣讲团讲到“如何将党的二十大精神贯彻落实到台盘村”时,大家讨论的热情高涨。

  今年38岁的村民岑江龙是台盘村篮球协会会长,也是乡村篮球赛的组织者之一。听了宣讲,岑江龙深有感触地说:“我们村有浓厚的体育文化,这些年一直举办乡村篮球赛,下一步咱们怎么能把体育做成突破口让村子富起来?”

  针对这个问题,一同前来宣讲的台江县委书记陈震接过话茬。他说,近些年,台盘村依托乡土体育文化和少数民族文化,加强体育与旅游的融合发展,是一条很好的路子。现在台盘村的“村BA”就是一块好招牌,今后台盘村可以继续办好篮球赛事,发展休闲旅游,也可以探索青少年篮球研学、培训等,带动周边餐饮、住宿产业发展,让老百姓的腰包鼓起来。

  感受到交流的坦诚氛围,60岁的村民李正奎也讲出自己的担忧和期盼。“村BA”火起来以后,游客一下子增加了,但村里还没有像样的民宿、宾馆,基础设施也不健全。李正奎说:“希望‘村BA’能实实在在地带动村子发展,把绿化、亮化搞一搞,开几家具有咱们苗族风情的民宿,让游客有个休息的地方。”

  在篮球场附近开饭店的杨斌也有自己的盘算。今年七八月份举办“村BA”的那段时间,杨斌店里的生意非常好,但是比赛结束后就没了客人。“现在一年到头只能做两个月的热闹生意,比赛能不能长期办?这样我们开饭店也有固定客源。”杨斌说。

  对村民提出的意见和想法,宣讲团成员和当地干部仔细记录,逐一进行解答。

  “比赛火热起来以后,有很多问题应该提上日程。党的二十大提出,统筹乡村基础设施和公共服务布局,建设宜居宜业和美乡村。县里给我们村定了发展的方向,就是全力打造以‘村BA’为核心的农文旅体融合示范区,让和美乡村的目标更加清晰。”台盘村驻村第一书记张德说。

  对村民关心的普遍性问题,宣讲中也给予了回应。“比赛火爆也暴露出球场观众席、卫生间、停车场等不足的短板。咱台盘村先后召开4次村民代表大会进行讨论。根据村民意见,篮球场基本保持原味呈现,只在安全性、舒适性上做了加法。”张德边说边打开手边的工作手册,把下一步争取申办贵州省乡村篮球赛决赛,以及村里将发展枇杷、金秋梨、黄牛等产业的计划等向村民代表和盘托出。

  他认真细致的回答换来在场村民的频频点头和阵阵掌声。近两个小时的宣讲会在愉快的氛围中结束,一些村民不愿离去,继续与村干部畅谈着台盘村的未来。

  临近中午,天气更晴,球场上洒满阳光。从村委会会议室望出去,刚改扩建完成的“村BA”篮球场面貌焕然一新,更衣室、卫生间、沐浴室、会客间一应俱全……这一切仿佛正在等待着一场规模更加盛大的赛事到来。(新华网)

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