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。
连战回忆录披露台政坛秘闻,两岸关系是其中浓墨重彩一笔******
【环球时报特约记者 于名】国民党前主席连战历时15年撰写的《连战回忆录——我的永平之路》,1月17日在岛内出版。
连战办公室主任彭国省表示,连战写回忆录是忠实记述当时的氛围与事件,面对自己走过的岁月,检讨自己的工作奉献,分享给读者。两岸关系自然是书中浓墨重彩的一笔,据台湾《联合报》17日报道,连战在最后篇章对两岸关系提出建议,力主“两岸应该推动政治对话、追求最终和平”,强调“和平”与“发展”是两岸关系最关键课题。他透露,2008年底上海论坛期间,因为两岸已达成向前推动经济合作的方案,除了货物贸易与服务贸易要再谈外,未来就是要碰触政治层面的制度性问题。当时大陆方面对连战表示,“我们好好再继续努力,没有什么解决不了的”。连战回台湾后特别向马英九报告说,“我们是否可以好好规划,两岸可就政治架构难题商讨未来的制度性安排”。但马英九回应说,政治议题非一蹴而就,应秉持“先易后难、先经后政、先急后缓”的原则,像堆积木方式来进行。
连战表示,其实2012年马英九竞选连任前夕,“过境”美国时曾抛出未来可推动两岸签署和平协议的主张,一度引起广泛讨论,但后来不了了之,不知是否受到美国压力,到马2016年5月卸任,都未再谈起该议题。2014年及2016年国民党连续选举大败,在两岸问题上采取保守做法仍未守住政权,现在很多人在检讨反省,“但历史的进程真是当断未断,反受其乱”。连战曾说,两岸事务哪一样是单纯的经济?每样都避不开政治,他真心期盼有政治家能把上一代留下的历史问题,在我们这代有效解决,别留给下一代。
连战在书中还谈到与马英九有关的另一件事——1997年的“白晓燕命案”。他写道,命案发生后,民进党以治安败坏为由要求“行政院”改组,并发起游行,但连战认为,任何社会都会发生骇人听闻的绑架撕票案,从未听闻要上纲到“行政院长”下台,这是民进党在借题发挥,所以即使第一时间时任“内政部长”林丰正要请辞,他也并未答应。后来“白晓燕案”持续延烧,作为“政务委员”的马英九提出辞呈,连战当时也对马这个政治动作感到不快,“让我有被落井下石之感”。连战还派人去力劝马打消辞意,但马英九坚持不回去上班,后来也逼得“内阁”进行改组,“这也是我在行政院期间一段较为不快的回忆”。2007年马英九要参选时曾去看他,承诺当选后重启对于“3·19枪击案”的调查,但遗憾的是马当选后的8年未对本案重启调查,令真相无法大白。
马英九基金会执行长萧旭岑表示,书中提到当年的治安问题,负责任的政治人物会在必要时担负起责任,向民意负责,这是民主政治应有的样貌,马在当时也做了正确的决定。彭国省则表示,“连战对马英九没有意见”。据悉,连战在“跋”中特别感谢马英九连续5年亚太经合组织(APEC)会议委托他代表参与的信任与托付,也感谢马在任内实现“和平之旅”五大愿景。2月7日,连战将在经国七海文化园区举办新书发表会,仅邀5人致辞,第一位就是马英九。另四位为国民党主席朱立伦、前“立法院长”王金平、前“行政院长”刘兆玄以及出生在台南的史学家郑喜夫。
连战在回忆录里还特别谈到2004年的“3·19枪击案”。他写道,他和宋楚瑜当晚本来准备对30万泛蓝支持者发表公开演说,但因为枪击案事发突然,连战宣布停止所有竞选活动。连宋探视陈水扁遭拒,且质疑陈水扁和吕秀莲封锁“并不严重的病情”。对此,陈水扁16日发表声明称,婉拒连战慰问是考虑有众多媒体在场的探视可能有所不便,“事件并非自导自演”。彭国省则回应说,陈水扁的声明跟当年一样谎话连篇,他声称因众多媒体在场而婉拒连宋探视,但记者都被隔在外面,哪来众多媒体?
台湾《中国时报》17日评论称,连战这本回忆录记录了他从国民党要员,到卸任后推动两岸和平交流的过往,重现国民党主政时期带领台湾蓬勃发展、不断推进两岸和平的历程,“宛如浓缩版台湾现代史”。对比现在的执政党,有今非昔比之感。
(环球时报)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)