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。
辽宁大连火车站:多彩活动温暖旅客回家路******
中新网大连1月7日电 (记者 于海洋 杨毅)1月7日是春运首日,大连站内张灯结彩,一串串火红的灯笼和中国结悬挂在敞亮的候车室、进出站口处,喜庆、祥和、浓郁的节日氛围映衬着出行旅客的笑脸,给满怀思乡之情即将踏上幸福旅途的人们带来了满满的爱和祝福。
上午10时,随着欢快的音乐声响起,在候车室中央一块以“平安春运、有序春运、温馨春运,让旅客体验更美好”为主题的展板格外醒目。这块展板首先映入眼帘的是鲜红的地毯和醒目的“背景板”,上面写着“2023大连站欢迎您”,下方是一个“和谐号”高铁模型,左侧小展板写有“新年快乐”,右侧小展板则是大红灯笼造型,前方布置有兔年卡通拍照处,展板吸引着不少南来北往的旅客“打卡”拍照留念。
“您好,这张‘福’送给您,祝您阖家团圆、福气满满。”当日,具有书法、绘画特长的大连市书法协会成员、大连站和大连客运段职工、大连车站派出所民警,在候车室内设置“摊位”,现场为返乡旅客送春联和福字,不少旅客还亲自“上阵”,共同书写“福”字和对联,表达对新春的祝福和平安回家的期盼。这场“春运首日送福”暖心活动,瞬间成为春运人潮中一道温暖风景。
图为大连火车站举办春运活动迎接旅客。 隋峰 摄随后,这个站候车室内又上演了猜灯谜有奖答题互动活动,答对的可领取防疫小礼包、兔年吉祥物、大白兔奶糖包等小礼品,答错的将谜面放回,灯谜内容丰富,涉及铁路出行常识、日常生活、党史等相关知识,在普及知识的同时又增添了节日趣味性,给旅客带来全新的视觉体验。旅客张先生激动地说:“年年春运大不同,今年铁路部门推出的暖心举措让我们回家的路格外温馨。”为更好地发挥团员青年的突击队作用,该站团委每天组织20名青年志愿者,有序引导旅客进站,帮助旅客拿行李,解答旅客咨询,服务重点旅客。
今年春运,这个站在进站口增设售票服务中心,为旅客提供咨询、办理爱心卡和非现金售票业务等综合服务。在客流高峰时段根据客流情况动态调整验票、安检通道数量,减少旅客排队时间,采取志愿者引导等方式提高自助实名制核验闸机使用率,全面提高验证环节通过能力和通过效率。在站台明显处设置了45处便捷换乘标识,旅客无需出站即可实现快捷换乘;设置“急客通道”,安排志愿者引导,为距离开车15分钟以内的旅客,提供优先安检、验证、检票上车服务,方便“赶点”旅客进站乘车。还在大连站、大连北站商务座增设自助取售票机,方便旅客取票。
与此同时,车站不断优化便民服务举措,营造温馨出行环境。对老幼病残孕及需要依靠器械行动的重点旅客设置专门通道,提供进出站、上下车帮扶服务,为有需求旅客提供接送站爱心服务卡,旅客拨打车站服务热线电话或12306客服电话,可以预约轮椅、进出站、小红帽等便利服务。车站“馨驰半岛”服务团队专门针对老年人、脱网旅客等群体,在售票厅、服务台安排专人进行引导,在服务台增设了改签售票专口,老年人拨打电话优先受理,为老年人线上购票、信息查询、预约服务提供便利。车站还主动与机场、码头、地铁、公交等交通部门有序衔接,协同做好旅客换乘服务工作,解决“最先和最后一公里”短板,让旅客出行体验更美好。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |