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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。

山乡大地涌热潮——2023年开年推进乡村振兴一线观察******

  回首2022,克服多重挑战,巩固拓展脱贫攻坚成果同乡村振兴有效衔接持续深化;展望2023,全面推进乡村振兴信号更加鲜明,举措更加精准。

  民族要复兴,乡村必振兴。党的二十大报告指出,全面推进乡村振兴。发展乡村特色产业,拓宽农民增收致富渠道。统筹乡村基础设施和公共服务布局,建设宜居宜业和美乡村。中央农村工作会议指出,全面推进乡村振兴是新时代建设农业强国的重要任务。

  时光为卷,奋斗作笔。在希望的田野上,无数奋斗者的火热故事,汇成全面推进乡村振兴的壮阔答卷。

  产业高质高效:做好“土特产”文章增强竞争力

  进入冬季,贵州香葱种植大户汪福华往年的“冬闲”成了“冬忙”。

  应接不暇的客商电话,进进出出的运输货车……开年忙碌的场面让他找回了发展信心,“最近行情回暖,香葱又开始紧俏了,每天能卖出三四吨。”

  贵州省贵阳市花溪区黔陶布依族苗族乡骑龙村规模化种植香葱已有20多年,这两年因为价格低迷,当地特色产业险些被丢掉。

  产业振兴是乡村振兴的重中之重。中央农村工作会议指出,要落实产业帮扶政策,做好“土特产”文章,依托农业农村特色资源,向开发农业多种功能、挖掘乡村多元价值要效益,向一二三产业融合发展要效益,强龙头、补链条、兴业态、树品牌,推动乡村产业全链条升级,增强市场竞争力和可持续发展能力。

  汪福华和乡亲们认识到:“小香葱”做成“大产业”,必须改变产业小散弱局面。“通过成立香葱协会和合作社,我们将订单拓展到外省,骑龙村香葱种植面积稳定在2000亩左右,90%以上的村民参与其中,全村人均纯收入突破了两万元。乡里正计划引进深加工企业,将产业链做得更长。”他说。

  提高产业竞争力,离不开过硬的“三农”队伍。中央农村工作会议提出,要引进一批人才,有序引导大学毕业生到乡、能人回乡、农民工返乡、企业家入乡,帮助他们解决后顾之忧,让其留得下、能创业。

  元旦刚过,安徽界首市邴集乡大董村,返乡创业青年董金玉正在蔬菜大棚里为即将到来的春节销售旺季做准备。

  他7年前返乡创业,在村里帮扶下创办种植专业合作社,去年收入200万元。这是他近5年来效益最好的一年。

  这5年,也是大董村从脱贫出列到发展成蔬菜特色专业村的5年——全村蔬菜基地发展到1600亩,各类新型农业经营主体不断涌现,带动了村民增收致富。

  像董金玉这样返乡创业的“新农人”近年来越来越多。截至2022年11月底,全国返乡入乡创业人数累计达到1220万人,农民参与乡村产业振兴的活力不断激发。

  新的一年,董金玉谋划着自己的“小目标”:不断做优品质,提升产业竞争力。

  农民富裕富足:走出增收致富新路子

  一夜大雪过后,湖南十八洞村美景如画。

  民宿店长杨云秋打开“十八洞悬崖酒店”微信号,把刚拍摄的视频发布在各大社交平台,很快就收到很多点赞和评论。

  “像现在这样充满希望的生活就是最幸福的生活!”杨云秋一边忙着线上确认当晚入住民宿的游客一边说。

  回到十八洞村6年的杨云秋,凭借踏实勤奋,一直从村里旅游公司的销售、讲解员,干到了民宿区的店长。目前,村里已经有276名像杨云秋这样的年轻人在家门口增收致富。

  曾经,十八洞村闭塞贫穷,流传着“有女莫嫁十八洞”的苗歌;如今,村子的产业、文化等全面发展,吸引周边村镇融入“十八洞村经济圈”,去年全村人均纯收入已达23505元。

  中央农村工作会议指出,要坚持把增加农民收入作为“三农”工作的中心任务,千方百计拓宽农民增收致富渠道。

  全面推进乡村振兴,老乡们走出了新路子,腰包越来越鼓,日子越过越好。

  在辽宁营口市东岗子村,老乡们探索数字经济和农业产业深度融合,拓宽增收致富路。

  掀开厚厚的温室大棚保温帘,一片花团锦簇,“花房姑娘”张野正麻利地整理花苗、修剪花枝。为拓宽销路,她邀请网红小镇主播来讲述花房里的创业故事。如今,张野的10个花棚每月可采摘鲜花15次,月销售额在18万元左右。

  截至目前,营口市老边区网红小镇,共进驻了300多家直播运营机构,有主播超15万人,粉丝流量达3.5亿。2022年网红小镇所在的老边区农产品网络销售额超1亿元,比2020年多了近一倍。

  近期,《2022—2023年国家乡村振兴重点帮扶县“农村青年主播”培育工作方案》公布,明确农业农村部、共青团中央联合快手开展“农村青年主播”培育工作,培养一批掌握短视频和直播“新农技”,带动农民增收致富的农村青年主播。

  直播成为新农活,手机成为新农具,新观念、新方法也融进农民的生活,老乡们增收致富的路子越走越宽。

  乡村宜居宜业:和美乡村孕育生机无限

  冬日暖阳下,农闲时节的宁夏关桥村更显惬意。

  “你看我这村子,和城里比有啥差?”村民冯增虎走在村里宽阔平坦的石板路上,边走边介绍,只见路两侧民居红墙白瓦整齐划一,儿童游乐广场、幼儿园、卫生院等设施齐全。

  关桥村位于宁夏回族自治区海原县,素有“苦瘠甲天下”之称的“西海固”中的“海”字,就指海原。冯增虎曾在村里干了10多年村主任,见证了山乡巨变。

  “新的一年,关桥村正在规划健康希望小镇,未来可以享受定期体检、送医上门……日子越过越有盼头。”冯增虎说。

  全面建设社会主义现代化国家,最艰巨最繁重的任务仍然在农村。中央农村工作会议提出,农村现代化是建设农业强国的内在要求和必要条件,建设宜居宜业和美乡村是农业强国的应有之义。

  近年来,各地乡村瞄准“农村基本具备现代生活条件”的目标,提高乡村基础设施完备度、公共服务便利度、人居环境舒适度,让农民就地过上现代文明生活。通过实施乡村建设行动,农村自来水普及率达84%,基本实现村村通电、通硬化路、通客车、通光纤和4G网络……乡村绿水青山不断“擦亮”,现代版“富春山居图”徐徐展开。

  和美乡村,孕育生机无限。乡村基础设施不断完善,公共服务更加健全,乡村生产生活更便利,城乡差距全面缩小,农村吸引越来越多年轻人创业干事。

  “这是老乡们自家的柴鸡蛋,真正小时候的味道……”

  河北阜平县顾家台村,正在网上带货的小伙儿叫顾腾飞。他是2020年底村里第一批返乡创业的“90后”。

  乡村振兴,关键在人。近年,有30多名像顾腾飞一样的年轻人返乡创业就业,为家乡的振兴带来新观念、注入新活力,顾家台开始“腾飞”。

  幸福绵延,生机无限。

  新的一年,继续巩固脱贫攻坚成果,全面推进乡村振兴,中国广袤大地必将呈现欣欣向荣的蓬勃气象,向着实现中华民族伟大复兴坚定前进!(记者侯雪静、严赋憬、向定杰、姜刚、张玉洁、杨稳玺)

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