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。
【十年经略】中国经济如何实现“高质量发展”?******
中新网北京9月30日电题:中国经济如何实现“高质量发展”?
记者 石睿 宋宇晟
“不能不顾客观条件、违背规律盲目追求高速度。”2012年12月15日,在中央经济工作会议上,习近平总书记如是强调。
加满油、把稳舵、鼓足劲,付出异乎寻常的努力,推动新时代中国经济由高速增长转向高质量发展。这十年,“从量的扩张转向质的提升,从‘有没有’转向‘好不好’”,成为中国经济发展的鲜明特征。
高速增长阶段转向高质量发展阶段
改革开放以来,中国创造了第二次世界大战结束后一个国家经济高速增长持续时间最长的奇迹,从一穷二白发展成世界第二大经济体,从落后的农业国发展为制造业大国。
不过,随着经济总量不断增大,中国在发展中遇到了一系列新情况新问题。
时针拨回2012年,中国经济增速自新世纪以来首次滑落至8%以下,多年来经济高速增长的背后,隐忧显现:一些地方和部门存在片面追求速度规模、发展方式粗放等问题,加上国际金融危机后世界经济持续低迷影响,经济结构性体制性矛盾不断积累,发展不平衡、不协调、不可持续问题突出。
“经济发展面临速度换挡节点,如同一个人,10岁至18岁期间个子猛长,18岁之后长个子的速度就慢下来了。”
“速度再快一点,非不能也,而不为也。”通过转变经济发展方式实现持续发展、更高水平发展,是中等收入国家跨越中等收入陷阱必经的阶段。
中国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段,这是中共中央在十九大报告中对新时代中国经济发展做出的重大判断。
“这是一个凤凰涅槃的过程。如果现在不抓紧,将来解决起来难度会更高、代价会更大、后果会更重。我们必须咬紧牙关,爬过这个坡,迈过这道坎。”习近平指出了新时代中国经济转变发展方式的重要性和必要性。
以新发展理念引领高质量发展
习近平总书记强调,推动高质量发展是做好经济工作的根本要求。高质量发展就是体现新发展理念的发展,是经济发展从“有没有”转向“好不好”。
不能简单以生产总值增长率论英雄,必须实现创新成为第一动力、协调成为内生特点、绿色成为普遍形态、开放成为必由之路、共享成为根本目的的高质量发展。
这十年,创新驱动发展战略深入实施,科技创新为高质量发展提供源头供给。人工智能、大数据、区块链、量子通信等新兴技术加快应用,培育了智能终端、远程医疗、在线教育等新产品、新业态。太阳能光伏、风电、新型显示、半导体照明、先进储能等产业规模居世界前列。
这十年,中国经济发展的平衡性、协调性、可持续性增强。城乡居民人均可支配收入之比由2012年的2.88缩小至2021年的2.50,人均消费支出之比由2.57缩小至1.90。京津冀、长三角、珠三角三大地区,以及一些重要城市群,正在成为带动全国高质量发展的新动力源。
这十年,“绿水青山就是金山银山”理念深入人心。2012年以来,中国以年均3%的能源消费增速支撑了年均6.6%的经济增长,能耗强度累计下降了26.4%,相当于少用了14亿吨标准煤。
这十年,中国的对外开放广度和深度得到了全面拓展。商品出口占国际市场的份额由11%上升到15%,货物贸易第一大国的地位得到了增强;利用外资的规模不断扩大;对外签署的自由贸易协定数由10个增加到了19个;建设了21个自贸试验区和海南自由贸易港,打造了一系列对外开放的新高地、试验田,形成了全方位、高水平对外开放的新格局。
这十年,改革发展成果更多更公平惠及全体人民。2021年,中国宣告脱贫攻坚战取得了全面胜利,完成了消除绝对贫困的艰巨任务;全国居民人均可支配收入35128元,比2012年增加18618元;全国居民恩格尔系数为29.8%,比2012年下降3.2个百分点。
不论“创新驱动”,还是“生态优先”……都已成为十年来中国高质量发展的众多维度之一,中国正在推动高质量发展上闯出新路子,迈向新征程。(完)