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。
着力提升产业链供应链韧性和安全水平******
作者:闫坤、刘诚(中国社会科学院习近平新时代中国特色社会主义思想研究中心研究员)
党的二十大报告提出“要坚持以推动高质量发展为主题,把实施扩大内需战略同深化供给侧结构性改革有机结合起来,增强国内大循环内生动力和可靠性,提升国际循环质量和水平”,并对“着力提升产业链供应链韧性和安全水平”提出了要求。推动产业链供应链优化升级是稳固国内大循环主体地位、提升国际循环质量和水平的迫切需要,必须把增强产业链韧性和竞争力放在更加重要的位置,着力构建自主可控、安全高效的产业链供应链。
产业链供应链发展总体向好
产业链、供应链在关键时刻不能掉链子,这是大国经济必须具备的重要特征。近年来,我国产业链、供应链发展总体向好,完备的产业体系、强大的动员组织和产业转换能力为疫情防控和经济社会发展诸多方面提供了重要物质保障。
一方面,我国产业体系完备的特征不断强化。近年来,我国不断巩固产业体系较为完备的优势。目前我国拥有41个工业大类、207个工业中类、666个工业小类,是全世界唯一拥有联合国产业分类中全部工业门类的国家。在500种主要工业产品中,我国有四成以上产品的产量位居世界第一。特别是高铁、5G技术和设备、新能源汽车等先后成长为领先世界的关键产业链。
另一方面,统筹国内循环和国际循环,不断提升产业链供应链韧性。我们把扩大内需作为保持经济平稳较快发展的基本立足点,推动经济发展向内需主导转变,国内循环在我国经济中的作用显著上升。在此基础上,发挥超大规模市场优势,建设高效规范、公平竞争、充分开放的全国统一大市场,促进商品要素资源在更大范围内畅通流动,增强国内大循环内生动力和可靠性,极大提升了我国产业链供应链的韧性。同时,我们强调更大力度吸引和利用外资,提升贸易投资合作质量和水平,提升国际循环质量和水平。一些领域已经呈现出外商投资主动与我国发展战略相契合的趋势,为我国的产业链供应链安全稳定提供助力。
但还需要看到,确保产业链供应链安全可靠尚需解决一些痛点难点问题。
一是中小企业较为脆弱,这加大了产业链供应链断裂风险。产业链供应链的发展重在“链”,即产业生态系统。提升产业链供应链安全水平,需要大中小企业协力整合产业链上下游资源要素,实现融通发展、内外联动。虽然中小企业数量众多且单个企业对产业链供应链影响较小,但其对经济环境较敏感、抗风险能力较低,是存在产业链供应链断裂风险的主要“节点”。
二是建设全国统一大市场仍面临挑战。构建新发展格局,迫切需要加快建设全国统一大市场,建立全国统一的市场制度规则。这就要求进一步破除地方保护和市场分割,从制度建设着眼,着力解决突出矛盾和问题,加快清理废除妨碍统一市场和公平竞争的各种规定和做法,破除各种封闭小市场、自我小循环,不断提高政策的统一性、规则的一致性、执行的协同性。
三是关键技术、设备和物资仍存在“卡脖子”风险。当前,我国产业链供应链尚存在部分领域核心基础零部件、关键技术和设备、关键基础材料过度依赖进口,以及质量技术基础不完善、共性技术创新体系缺失等问题,使我国对产业链供应链部分关键环节的掌控力较弱,局部受阻或断裂的风险较大。
推动产业链供应链优化升级
当前,我国经济韧性强、潜力大、活力足,各项政策效果正持续显现。我们需乘势而上,持续巩固经济恢复的基础,积极应对需求收缩、供给冲击、预期转弱三重压力。特别是要在构建自主可控、安全高效的产业链供应链上切实发力,推动产业链供应链优化升级。
第一,打好关键核心技术攻坚战,加快补齐产业链供应链短板。针对产业链供应链关键环节存在的“卡脖子”问题,需对重点行业产业链供应链进行系统梳理,摸清薄弱环节、找准风险点,分行业做好战略设计和精准施策,助力地方和企业自主创新能力提升,推动对项目、平台、人才、资金的一体化配置运用,着力实施产业基础再造工程和重大技术装备攻关工程。要从保障我国产业安全和国家安全的角度出发,着力打造自主可控、安全可靠的产业链、供应链,力争重要产品和供应渠道都至少有一个替代来源,形成必要的产业备份系统。
第二,保持制造业比重基本稳定,持续巩固制造业优势。制造业是立国之本、强国之基,是实体经济中最重要和最基础的部分。我国制造业规模已连续多年保持世界第一,在驱动经济发展、参与国际竞争中发挥着重要作用。保持制造业比重基本稳定,促进制造业提质增效,能有力增强我国产业链供应链相对完备的重要优势。需采取有力措施提高企业根植性,促进产业在国内有序转移,当向外转移时要尽量把产业链关键环节留在国内。
第三,以企业为主体,促进“点”“链”协同。支持龙头企业做大做强,中小企业做专做精,充分发挥国有企业带动作用,使其重点掌控产业链供应链中战略意义强、技术含量高的关键环节,引导产业链供应链重点企业制定供应链风险预警和应对方案,提升其节点支撑能力。
第四,推动产业链跨区域合作,加快建设全国统一大市场。立足国内大循环,将产业链优势和大市场优势相结合,优化区域产业链供应链布局。明确京津冀、长三角、粤港澳大湾区等区域产业链补短板和锻长板的关键环节,以及需要协调推进的重点项目,使其在提升产业链供应链安全水平中发挥更大作用。进一步推动超大城市功能疏解,把中心城市带动周边市县共同发展作为培育都市圈的重要内容,形成更加合理有序的产业分工格局。加大对内开放力度,加快建设内陆开放新高地,增强中西部地区产业承接能力,实现东中西部合理分工、协同联动发展。
第五,切实加强产业链供应链国际合作。以国际循环提升国内大循环效率和水平,促进关键技术和产品的国际供应更为多元化,改善我国生产要素质量和配置水平,增强我国在全球产业链供应链创新链中的影响力。建立与高水平开放相适配的产业链供应链安全数据库、安全评价体系及预警机制,并进一步深化区域合作。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)