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。
胡昌升:铆足干劲加快农业强省建设,躬身笃行造福广大农民群众******
胡昌升在省委农村工作会议上强调:铆足干劲加快农业强省建设,躬身笃行造福广大农民群众
1月10日上午,省委农村工作会议在兰州召开,省委书记胡昌升出席并讲话。新甘肃·甘肃日报记者 高樯
省委农村工作会议1月10日上午在兰州召开,省委书记胡昌升出席并讲话。他强调,要深入学习贯彻党的二十大精神和中央农村工作会议精神,全面贯彻落实习近平总书记对甘肃重要讲话重要指示批示精神,始终坚持以人民为中心的发展思想,依靠市场主体,做大做强农业龙头企业,促进农民增收致富,铆足干劲加快农业强省建设,躬身笃行造福广大农民群众,努力开创我省农业农村现代化建设新局面。
省委副书记、省长任振鹤主持会议。
会议总结了去年以来全省“三农”工作取得的成绩,分析了加快建设农业强省、推进农业农村现代化面临的形势,安排部署了当前和今后一个时期的重点任务。会议指出,经过多年接续努力,我省“三农”工作重心已经发生历史性转移,农业产业发展进入转型升级的窗口期,乡村建设进入加快补齐短板的机遇期,城镇乡村进入协同融合发展的突破期,正在向建设农业强省的奋斗目标迈进。
会议明确了建设农业强省的总体要求:以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,全面贯彻落实党的二十大精神,深入学习贯彻习近平总书记关于“三农”工作的重要论述,认真贯彻落实习近平总书记对甘肃重要讲话重要指示批示精神,坚持和加强党对“三农”工作的全面领导,坚持以人民为中心的发展思想,坚持农民主体地位,坚持农业农村优先发展,坚持城乡融合发展,坚定不移实施乡村振兴战略,扎实推进乡村发展、乡村建设、乡村治理,着力打造现代寒旱特色农业高地,努力建设宜居宜业和美乡村,加快农业农村现代化进程,持续提升农民生活品质,为全面建设社会主义现代化幸福美好新甘肃打下坚实基础。
会议提出了2023年、未来五年和到2035年建设农业强省的奋斗目标,强调在新征程上推进农业强省建设,必须坚持党的全面领导,坚持以人为本,坚持改革创新,坚持系统观念,坚持因地制宜,坚持躬身实干,准确把握规律性认识和原则性要求,集中各方智慧,调动各方力量,形成加快建设农业强省的强大合力。
会议围绕加快建设农业强省、推进农业农村现代化,安排部署了当前和今后一个时期的重点任务。会议强调,要聚焦“守底线”,把防止规模性返贫作为重中之重,把确保粮食安全作为头等大事,持续在精准监测帮扶、促进脱贫县加快发展、深化东西部协作和中央单位定点帮扶上下功夫,着力在耕地提升、种子种质、大类品种、多元供给等方面用力气,持续夯实“三农”基石。要聚焦“土特产”,挖掘“土”的资源,放大“特”的优势,提高“产”的效益,坚持用工业思维谋划农业,加快引进战略投资者,以养殖业牵引农业产业结构优化升级,以农产品精深加工业和食品工业带动特色产业价值链提升,持续壮大农业特色优势产业。要聚焦“能致富”,把增加农民收入作为“三农”工作的中心任务,强化技能培训促增收,强化利益联结促增收,强化政策扶持促增收,不断提升农民群众收入水平,让农民群众过上更加幸福美好的生活。要聚焦“现代化”,村庄建设突出积极稳妥,人居环境突出治污治乱,设施服务突出延伸增效,努力建设宜居宜业和美乡村,让农村基本具备现代生活条件,让农民在农村就能基本过上现代生活。要聚焦“增活力”,进一步优化科技供给、深化农村改革、激发群众内生动力,不断塑造发展新动能新优势。要聚焦“强保证”,不断健全党的领导、协调配合、干部培训、人才引育、要素保障、督查考核等机制,为“三农”发展提供坚强保证。
会议对近期需要抓好的重点工作提出要求。会议强调,要全面加强农村疫情防控和医疗救治,扎实做好春节期间重要农副产品生产供应,高度重视农村安全生产工作,加大矛盾纠纷排查化解、社会治安综合治理和信访问题解决力度,深入开展冬季欠薪整治行动,加强对农村留守老人和儿童、残疾人等困难群体的救助帮扶,让人民群众过一个平安欢乐祥和的春节。
石谋军、朱天舒、程晓波、孙雪涛、刘长根、张锦刚、张永霞、张伟参加会议。
会议以视频形式开至县一级。(新甘肃·甘肃日报记者张富贵)