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。
壮乡广西上演民俗狂欢 千年“炮龙”舞动新春******
(新春走基层)壮乡广西上演民俗狂欢 千年“炮龙”舞动新春
中新网南宁2月1日电 题:壮乡广西上演民俗狂欢 千年“炮龙”舞动新春
中新网记者 黄艳梅
“我第一次体验中国的舞炮龙活动,太刺激了,好开心。”2月1日,中国农历正月十一,越南籍游客凌秋好与友人在“中国炮龙之乡”广西南宁市宾阳县体验了一场“东方狂欢节”,她直呼中国的春节好热闹,充满了“年味儿”。
舞炮龙活动现场人山人海。 俞靖 摄舞炮龙、炸炮龙、摸龙头、抢龙珠……当晚,具有1000多年历史的舞炮龙活动在宾阳县震撼上演,58条炮龙在县城宾州镇激情起舞,数十万民众及游客在爆竹声里炸龙祈福,“求乐、求财、求福、求平安、求吉祥”。
宾阳县地处广西中南部,舞炮龙习俗起源于北宋年间,是在当地庆贺添丁的传统习俗——灯酒节上发展而成的,是壮、汉民族文化交融的结晶,有“中华一绝”美称。
前来游玩的民众与炮龙合影留念。 陈沿佑 摄“炮震千山醒,龙腾百业兴。”宾阳县坊间认为,舞炮龙可以祛除晦气,带来雨水、丰收、吉祥和安定,寄托了民众祈求人丁兴旺、安居乐业、国泰民安的美好愿望。
“我从小就跟着长辈舞炮龙,这一习俗文化是刻在骨子里的。”宾阳县宾州镇三联社区居民陆锡才接受中新网记者采访时称,其舞炮龙已有20余年。今年,他所在的和翔社龙队共有40多人报名争抢舞炮龙。
“扎龙”老匠人邹玉特接受中新网记者采访时展示炮龙编扎工艺。 俞靖 摄炮龙是用竹篾、纸、布等材料扎成7至11节长30至40米的龙,被视为新年神物。宾阳炮龙特别讲究精气神,龙的五官、身形都严格按比例搭配。制作炮龙需要全程手工,工序有扎龙骨、粘龙皮、画龙身、贴龙鳞、染龙布、装龙珠等30多道。
游客参加舞炮龙活动。 俞靖 摄今年69岁的老匠人邹玉特是宾阳炮龙代表性传承人、广西民间工艺大师。邹玉特生于炮龙世家,他编扎炮龙已有50多年,不少形态威猛、栩栩如生的炮龙就出自他的手中。
“舞炮龙代表着团结、勇敢、进取、无畏的精神内涵,大家非常喜欢。今年春节期间,我出售了15条预定的炮龙。我还制作了1000条适合小朋友舞动的小手工艺龙,供不应求。”邹玉特说。
游客脖上挂着鞭炮等待炸炮龙。 俞靖 摄舞炮龙是宾阳县民众春节中最热闹的活动,在外漂泊的宾阳人都会从四面八方赶回来。中新网记者当天走访三联社区,只见这里张灯结彩,宾客盈门,老人小孩、亲朋好友、乡里乡亲团团圆圆,其乐融融。众多游客参加当地灯酒百家宴,品尝特色美食。
舞炮龙活动在夜幕中进入狂欢高潮。 俞靖 摄当天19时,舞炮龙活动在夜幕中进入狂欢高潮。一条条游龙汇聚庙堂,待族上长者手执鸡头,醮血点睛,炮龙开光仪式完成。顿时,锣鼓喧天,炮竹齐鸣,一条条巨龙腾跃而起,穿行在电光炮火中,沿街道挨家挨户送去吉祥和祝福。
炮龙腾跃而起,按龙路顺序狂舞而进。 俞靖 摄舞炮龙现场,舞龙人头戴竹帽、赤裸上身,丝毫不惧鞭炮的“枪林弹雨”。炮龙所至,各家各户焚香迎龙,燃放鞭炮炸龙,“炮声不停,龙舞不止。”当地人认为,炮龙在自家门前停得越久,新的一年就会越顺利。
宾阳舞炮龙活动历史悠久,内涵丰富,不论是舞龙的形式和技巧,还是扎龙的流程和技艺,均别具一格。
炮龙挨家挨户送福。 俞靖 摄近年来,宾阳县打造炮龙旅游文化品牌,开展炮龙等非遗文化进校园活动,积极参与国内外文化展示交流,先后赴新加坡、韩国等国家交流表演,在国际上颇具盛誉。宾阳炮龙节于2008年被列入国家级非物质文化遗产名录,并获评“中国最佳非物质文化遗产节庆”。
舞炮龙活动现场。 俞靖 摄据悉,今年,为舞炮龙活动安全有序、热烈喜庆,宾阳县成立服务民间舞炮龙活动工作领导小组,坚持把安全放在首要位置,明确职责,专人专班管理,确保秩序维护、交通管理、安全保障、文明舞龙、后勤服务等各项措施落细落实。
同时,借助2022年荣获“广西全域旅游示范区”称号的东风,宾阳县各景点都精心策划、盛装待客。当天,宾阳县城还举行专场文艺演出,与舞炮龙活动交相辉映,给民众带来一个丰富多彩、欢乐祥和的“东方狂欢节”。(完)
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