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。
2023年的台湾,能否走出“涨”与“缺”?******
2022年年初,台湾鸡蛋市场价格从每台斤(600克)30元(新台币,下同)左右,暴涨至70元都有人买。如今时已年尾,鸡蛋批发价仍高居每台斤50元左右。有业者表示,从11月开始调货,现在就算贴钱去调货都要排队。缺蛋危机又迫在眉睫。
缺电、缺水、缺劳工、缺人才、“万物齐涨,唯有薪水不涨”……,“涨”与“缺”两个字,一笔一笔刻画着2022年台湾经济与民生的样貌。
“涨”字获选“台湾2022年度代表字”。联合新闻网图片涨
12月初,“台湾2022年度代表字大选”票选结果公布,“涨”字在55个候选字中拔得头筹,获选为今年的年度代表字。“涨声响起,是庶民心中的痛”,有嘉宾在票选结果公布现场表示。
有民众说,“现在物价都蛮涨的,大家都有感,买东西还有房价,都涨很快。”
有专家分析指出,2022年,绝大多数受薪阶层可运用的实质薪水是缩水的。每家每户日常生活的必要开销,普遍多了10%到15%。而背着房贷的人,则因为升息,每月多缴至少上千元。
时已年尾,台湾鸡蛋批发价仍高居每台斤50元左右。缺蛋危机又迫在眉睫。台湾《工商时报》资料图片早在今年3月,就有网友好奇“台湾什么小吃涨价到大家已经不愿再买?”问题一经上网,引来大批网友留言,排名最前的是三样热门小吃:手摇饮料、鸡排与蚵仔煎。
“手摇饮,回不去的15元奶茶”“手摇饮从珍奶25元到现在比便当贵,也不买了”“手摇饮,两年没碰了”“手摇饮,已经戒很久了”。
“鸡排从35元到现在60元,已经不下手”“碳烤鸡排一个85元了”“昨天去夜市吃蚵仔煎,80块真的吓到”。
除此之外,也有不少网友点名快餐、红豆饼、面包等美食,“唯一正解麦当劳”“红豆饼20元到30元一个真太贵了”“章鱼烧涨得太夸张”“我家附近的面线一小碗75元”“各种面包都变好贵”。
据台当局相关部门公布,今年6月台湾消费者物价指数(CPI)年增率3.59%,达近十四年新高,且连续四个月超过3%,连十一个月超过2%的通胀警戒线。10月,民生物资涨幅扩大,面包涨8.76%、创十四年新高;卫生纸涨7%以上,为三年半最大涨幅。
12月初公布的最新数据显示,11月消费者物价指数年增率2.35%,物价虽略回落,但仍是连续十六个月超过2%的通胀警戒线。
缺
今年3月3日上午9点07分,全台各地陆续传出停电灾情,549万户受影响,创下人为疏失停电最久纪录,民怨沸腾。这是台湾电力股份有限公司两年来第三度大停电,从2021年“513停电”影响400万户、“517停电”影响200万户,到此次“303大停电”,大小停电事故频传,进一步引起民众质疑台湾缺电。
对此,台电再三保证,供电充足,停电与缺电无关,并为了杜绝大停电投入5645亿推动强化电网韧性建设计划。但观察台湾用电量,从2017年2172亿度到2021年2353亿度,年增4.68%,创下十一年新高。有专家指出,缺电的根本问题没有解决,就算有再优质电网,也一样无电可送。
硅谷裁员中、台湾科技业却仍缺人才?据台媒报道,此前一场人才高峰论坛上,有业者集中火力抱怨大缺人才。
据台当局相关部门统计,2021年台湾人口较前年减少18万人,人口连两年负增长。“少子化让大学在招生上十分困难,”有大学校长表示,尤其博士班学生更是严重出缺,将会导致台湾的研究能量严重不足。
在企业界,不少中小科技企业抱怨台积电及联发科这两座“科技大厂”,抢走了不少人才。
也有业界人士指出,台当局不致力解决人口危机,反而全力发展半导体产业,成立半导体学院,造成少部分人才薪资大涨,社会人力资源严重倾斜,这将导致未来台湾产业两极化和社会贫富不均更严重。
不仅缺科技人才,普通劳工也很缺。台媒报道,随着疫情趋稳,商业活动恢复,台湾下半年服务业职缺上升,尤其住宿餐饮业、艺术及娱乐服务业、其他服务业(美容美发、按摩业)三个业别,职缺率皆升逾4%。
媒体报道,缺工如今已成为台观光产业面对的最大难关。有饭店业者透露,人力缺到已经忍痛推掉上千桌的宴会订席。也有饭店经理表示,除了自己支援房务工作外,高阶、中阶主管也都需要到餐饮部门第一线去服务消费者。
饭店业者分析,造成饭店业缺工严重的关键原因,是疫情后经济市场转变,科技产业人力需求大增,挖走制造业人力,制造业再挖走旅宿业人才。台湾《经济日报》资料图片有歌词云,人生就是起起落落。台湾的2022,则是涨涨缺缺。2023已在拐角相望,2023年的台湾,能从“涨”与“缺”中走出吗?
记者 舒颐
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |