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。
春运返程火车票开抢 请收好这份出行指南******
中新网1月13日电(中新财经 葛成)2023年春节的脚步越来越近,不少人已经踏上归家的旅途。今年春运,按照火车票提前15天发售的安排,今日,1月27日(正月初六)的火车票将正式开售。
今年春运期间天气怎么样?乘车前要注意点啥?返程高峰在哪天?出发前可以先看看这些核心信息。
1月7日,乘务员在重庆北站站台帮助老人乘车。当日,2023年春运正式启幕。 中新社记者 何蓬磊 摄1月27日前后将出现首个返程高峰
据春运工作专班副组长、交通运输部副部长徐成光介绍,今年春运期间,1月27日(正月初六)和2月6日(正月十六)前后将出现两个返程高峰。
1月27日和2月6日对应的火车票开售日期分别为1月13日和1月23日。
从时空分布看,节前以大城市向周边城市及主要劳务输出省迁移为主,探亲流、务工流叠加,客流强度有所提升;节后则以主要劳务输出省及中小城市向中心城市聚集为主,返程客流相对错开。
资料图:旅客有序乘车。 陈文 摄这些地方冷冷冷!出行需做好防寒保暖工作
春运期间的天气状况如何?
据国家气候中心副主任方翔介绍,今年春运的开始阶段恰逢三九四九(1月9至26日),三九四九在民间又往往被认为是一年当中最寒冷的阶段。预计2023年春运期间(1月7日至2月15日)我国北方大部及华南等地气温较常年同期偏低、全国降水整体偏少,东北等地偏多。
方翔提示,春运返乡及出行需注意以下几点:
一是各地出行人员需做好防寒保暖工作;
二是新疆、内蒙古、东北地区以及陕西、山西、河北等地将有降雪或雨夹雪,以及有强冷空气影响,出行需防范降雪、降温、道路湿滑和大风天气的不利影响;
三是黄淮、西南地区东部以及长江中下游等地要防范雨转雨夹雪、低能见度和道路湿滑的不利影响,特别是在高海拔地区或山区驾车出行人员要注意防范雨雪冰冻和道路湿滑的不利影响;
四是在江河湖面及沿海活动的朋友需注意大风天气的不利影响。
针对影响春运的暴雪、寒潮大风、低温冰冻、大雾等灾害性天气,中央气象台将及时发布预报预警信息,也建议旅客出行时及时收听收看当地的天气预报信息,防范不利天气的影响。
资料图:乘客有序进站乘车。 蔡敏婕 摄换乘需关注12306通知 站内便捷换乘车站增至100个
节假日、春运等出行高峰期间,旅客有时无法买到直达车票。为方便旅客出行,铁路部门推出接续换乘服务,旅客可以购买联程票前往目的地。
在换乘过程中,有旅客因列车晚点、取消等原因影响后续行程,遇到这样的情况应当怎么办呢?
国铁集团介绍,在旅客出行信息服务方面,铁路部门在全国3200余组动车组列车上推行铁路畅行扫码服务,旅客通过扫描座椅扶手上的“铁路畅行码”,可顺畅查询列车正晚点、运行位置、接续车次、交通接驳等出行服务信息,还可以办理餐饮选购、补票升席、查找遗失物品等业务。
同时,铁路部门完善铁路12306消息通知机制,及时向已购票并预留了准确联系方式的旅客,精准推送列车停运和变更信息,方便旅客掌握列车开行动态,以便合理安排行程。
在站车服务方面,因铁路责任或不可抗力造成旅客退票,联程车票可一并办理退票,而且免收退票手续费。旅客在办理补票、变更等业务时,不再收取手续费;同时扩大非高峰方向票价折扣优惠列车范围。
在中转换乘服务方面,全国站内便捷换乘的车站由过去80个增至100个,旅客在春运期间换乘更加方便。
资料图:乘务员为旅客表演手势舞。 周围 摄注意!这类消毒用品不能带上火车
春运期间,不少旅客会随身携带消毒用品。
在国家铁路局、公安部发布的《铁路旅客禁止、限制携带和托运物品目录》中,明确将“酒精”列入禁止目录。
铁路部门提示,旅客在旅途中如有消毒需求,可使用消毒湿巾、消毒棉片等替代。
需要注意的是,消毒凝胶属于“含易燃成分的非自喷压力容器日用品”,在安检中是“限制随身携带的物品”。因此,每位旅客限带1件,而且单体容器容积不能超过100毫升。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |