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。
对世界来说,我们还是这个重要动力源吗?******
文/王恩博
对于中国乃至整个世界经济来说,2022年都是一个极不寻常的年份。
乌克兰危机爆发并持续发酵,新冠疫情反复延宕,全球通胀高烧不退。。。。。。种种不确定因素接踵而至,多个国际机构去年初以来一路下调2022年全球经济增长预期。联合国、国际货币基金组织(IMF)等近期发布的报告一致认为,2023年全球经济增速还将进一步下滑。
国际环境风高浪急之下,多重超预期因素叠加也给中国经济发展带来冲击影响。充满挑战的一年过去后,中国还是世界经济动力源吗?
近3年中国经济平均增速远超世界
回答上述问题,数字很能说明问题。
2022年中国国内生产总值(GDP)迈上120万亿元新台阶,达121万亿元,比上年增加6.1万亿元,同比增长3.0%。
这个成绩是在多重超预期因素反复冲击下取得的,可谓来之不易。3.0%的经济增速纵向比较虽然有所回落,但与美国、日本、德国等世界主要经济体横比仍然相当可观。全年6.1万亿元的增量,更相当于一个中等国家的经济总量。
回顾过去三年,尽管中国经济“形”有波动,但持续增长的势头并未动摇。这在全球主要经济体中并不多见。
新冠疫情暴发后,美国、欧元区、日本经济秩序陷入混乱。根据世界银行1月最新数据,2020年美国、欧元区、日本经济分别下降2.8%、6.1%、4.3%;在大规模刺激政策带动下,2021年经济分别增长5.9%、5.3%、2.2%;随着政策逐步退出,2022年经济增速有所回落,世界银行预计2022年美国、欧元区、日本经济分别增长1.9%、3.3%、1.2%。
与之对比,2020年中国经济在全球率先实现正增长,是全球唯一实现正增长的主要经济体;2021年中国经济总量达到114.9万亿元,增长8.4%,一年净增13.5万亿元,史无前例,占世界经济比重达到18.6%。过去三年,中国经济年均增长4.5%,明显高于世界2%左右的平均水平,在世界主要经济体中保持领先。
让喔龇⒋锞?锰蹇嗄盏耐ㄕ臀;?膊⑽囱由罩林泄?9?ト?辏?诠┬枞笨诔中?┐蟆⒒醣页?⑼贫?拢?拦?⑴吩??用裣?鸭鄹裾欠?骄?直鸫锏�4.6%、3.7%,2022年更分别达到8%、8.4%,创多年来新高;日本通胀压力持续加大,2022年12月核心CPI同比上涨4.0%,创41年来新高。
与之相比,中国物价总水平持续平稳运行,居民消费价格涨幅三年平均为1.8%,且年度涨幅始终低于预期目标,“国际涨、国内稳”的对比十分鲜明。
多方看好今年中国经济“稳定输出”
进入2023年,中国能否继续为世界经济增长贡献“稳定输出”?
中国贸促会研究院副院长赵萍观察到,近期多个国际组织对2023年全球经济增长进行预测时,都表达了看好中国的一致观点。尽管2023年全球经济增长前景不被看好,但世界银行、IMF、投资银行高盛等都认为,中国将成为今年极少数增速高于上一年的主要经济体。
而中国经济的持续稳定增长,对世界而言无疑将是利好。
国家发改委国际合作中心研究员黄永富表示,中国不仅拥有门类齐全、独立完整、高附加值的工业体系,还坚定不移地扩大制度型开放,积极融入全球产业分工体系,各行业企业深度嵌入全球产业链,先进制造业稳步迈向中高端。
黄永富举例说,近年来,尽管全球疫情、逆全球化趋势等持续干扰,中国外贸进出口却展现了强大的发展潜力和综合竞争力。2020年,中国货物贸易进出口总值达32.16万亿元,创历史新高;2021年外贸进出口规模再上新台阶,首次突破6万亿美元关口;2022年新能源汽车出口强势增长,远超德国,成为新的出口增长点。
外资是中国分享发展机遇另一个重要风向标。继2021年实际使用外资首次突破万亿元大关后,中国吸引外资继续攀升。目前,中国吸收外资和对外投资均居世界前列,已是140多个国家和地区的主要贸易伙伴。黄永富相信,坚持高水平对外开放确保了中国发展的可持续性。
在此背景下,用国家发改委国民经济综合司司长袁达的话说,中国经济仍然是世界经济增长的重要动力源。他强调,总的来看,中国有信心、有能力、有条件推动今年经济持续回升和整体好转,实现质的有效提升和量的合理增长。
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |