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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。

东西问|金泰万:“陶瓷之路”如何为韩中交往提供动力?******

  中新社首尔12月29日电 题:“陶瓷之路”如何为韩中交往提供动力?

  ——专访韩国国立海洋博物馆馆长金泰万

  中新社记者 刘旭

  为庆祝中韩建交30周年,由韩国海洋水产部、国立海洋博物馆和中国航海博物馆共同策划的“中韩海洋文明交流展”,于今年9月至11月举行。在为期两个月的时间里,为观众呈现了船模、瓷器、绘画和工艺品等300余件展品,以“学、交、漂、艺”四个部分讲述中韩海洋文明交流故事。近日,韩国国立海洋博物馆馆长金泰万接受中新社“东西问”独家专访,介绍韩中海洋文明交流的痕迹,并从海洋史的观点来探索两国间的友好未来可能性。

  现将访谈实录摘要如下:

视频:【东西问】韩国国立海洋博物馆馆长金泰万:“陶瓷之路”如何为韩中交往提供动力?来源:中国新闻网

  中新社记者:韩国国立海洋博物馆前段时间举行了“中韩海洋文明交流展”,能否请您介绍一下这次展览的概况,以及有哪些值得关注的展品?

  金泰万:为纪念韩中建交30周年、回顾两国悠久的海洋文化交流历史,韩国国立海洋博物馆筹备了此次展览。因为与上海的国家级博物馆——中国航海博物馆共同举办,观众可以欣赏到韩中两国的各种资料与展品。

  虽然合作展览单位是上海的中国航海博物馆,但从去年开始,我们就与中国各沿海地区博物馆联系筹备展览,最北边的是位于天津的中国国家海洋博物馆,还有青岛、泉州、厦门、广州等地的博物馆。

韩国国立海洋博物馆举行的中韩海洋文明交流展。刘旭 摄

  这个展览是为了纪念韩中建交30周年,因此收集展示的展品都为此主题服务,包括历史上主要的人物、艺术品,与海洋有关的记录、书籍或地图,以及中国、韩国的海洋主题的传统画作。

  此次展览分为四个主题,分别是学、交、漂、艺。具体来说,“学”指的是学术、宗教、思想的交流;“交”指的是海洋文物和商品的交易记录;“漂”指的是在以前危险的海上航行中,航行者经常会遇到意料不到的天气或风浪等,所以他们可能会随风浪漂到南洋、日本冲绳或菲律宾一带,获救回到韩国后,通过文字或口述记录下这些经历和见闻,这就是这部分展览呈现的内容;“艺”指的是“艺术”,展示从中国大陆传来的艺术品,或是从半岛传到中国大陆的艺术品。

观众参观展览。刘旭 摄

  中新社记者:展览中,有哪些体现了中韩海洋文明交流的特色展品?

  金泰万:这次展览中,观众欣赏到了船舶模型、陶瓷、绘画、工艺品等艺术价值较高的300多件展品,70多件从中国航海博物馆租赁。其中不乏一些特别值得关注的展品,如新罗时期留唐学者崔致远的代表文集《桂苑笔耕》,以及将中国画技法与朝鲜特色融合后描画半岛东海岸景色的画家郑敾的作品《海山亭》。

展览展出新罗人崔致远所撰的诗文集《桂苑笔耕集》。刘旭 摄

  我特别推荐的是船的模型。因为古代航海时期的沉船都掩埋在泥沙下,但偶尔会被渔民或科学家发现挖掘,并被展示出来。这样的船中国和韩国都有,如在韩国发现的中国元朝的“新安船”,还有2005年中国发现的货船“蓬莱3号古船”。这些船的模型,都是展览中的重要展品。

  有趣的点就在于,韩国沿海发现了中国船,中国大陆海边发现的又是韩国船。韩国的船只沉没在中国的海洋,在几百年后又被挖掘出来,在现代人眼前展示。因此,我认为船是韩中海洋交流的最具象征性的表现。

展出的新安船模型。刘旭 摄

  中新社记者:此次展览回顾了中韩两国悠久的海洋文化交流历史,您认为海洋交流对中韩两国交往起到什么作用?

  金泰万:韩中两国的海洋文化交流历史,从6000到7000年前已开始,并一直持续至今。从货运或物流的观念来看,海洋其实是高速通道。尤其是在以前,陆路通道无论是步行还是乘马车都很慢,能运送的东西很少。但海上船运速度快,能装载的东西也非常多,是被广泛选择的物流形式。但唯一的问题在于海洋的波浪难以预测,具有危险性。如果不考虑气候因素,海运是首选的物流方式。

展出的铜钱。刘旭 摄

  另外,大海的开放性要比陆地强。古代没有签证,海洋上也不存在明显的国界线,尽管不同国家的人语言不同,但他们在海上的通行是比较随意的,交往也非常容易。人们交换物品,也交流文化。可以说,如果没有当时活跃的海上交往,我们的文化繁荣程度不可能发展到当今的程度。

  韩中两国之间的海路被称为“陶瓷之路”,是因为朝鲜半岛和中国之间的黄海是交易陶瓷的核心渠道,相比陆路运送,通过船舶运输陶瓷不仅可以大量运载货物,也不易损坏,因此陶瓷成了韩中海上贸易的最佳商品。

展出的陶瓷。刘旭 摄

  从“陶瓷之路”流入朝鲜半岛的中国陶瓷,经过朝鲜半岛特有的艺术和技术重新发展后,制造出高丽青瓷、粉青白瓷等商品,之后又返销国外。

  通过展览中的很多展品,可以看出韩中之间的相近性。以建筑上的瓦当为例,好几种直接从中国大陆进口而来。这些细小的例证,见证了过去韩中之间交流的频繁程度。

展出的瓦当。刘旭 摄

  如今,韩中之间的大型船舶,从青岛、上海等地经过釜山港到全世界,又从釜山港回到天津、青岛、上海,这些船舶运送的货物可能和几百年前完全不同,但这种海上交往对中韩之间的文明交流同样起到了重要作用。

来自韩国釜山的中海安第斯号货轮在青岛前湾保税港区码头卸货。张进刚 摄

  中新社记者:在未来中韩两国交往和文化交流中,这条“陶瓷之路”能提供哪些推动力?

  金泰万:通过历史展望未来,希望能通过韩中两国互补共赢发展文化的历史来寻找未来发展的动力。

  比如这个展览就是一个开始,明年或不远的将来,我们会继续与中国合作,开设合办展览,并涉及更广泛的主题和范围。期待疫情过去之后,韩中之间的交流和沟通会比现在更加频繁,我们可以和厦门、泉州、广州、天津等中国各地的机构和博物馆合办交流展。

  总之,韩中两国都在推行各自的对外开放政策,这其中非常重要的一环就是海上交流,通过海路谋求新的发展动力。因此,当我们今天回顾过去数千年来韩中之间的海洋文明交流,能够了解这些超越海运、物流、船舶等海洋产业乃至海洋科学技术的海洋合作,并通过海洋交往密切两国间的彼此依赖,加强信任和合作,寻求共同发展。(完)

  受访者简介:

韩国国立海洋博物馆馆长金泰万接受中新社采访。刘旭 摄

  金泰万,韩国国立海洋博物馆馆长。1980年获韩国釜山大学汉语言文学学士学位,1986年获韩国启明大学汉语言文学硕士学位,1996年获北京大学中国现代文学博士学位。历任韩国海洋大学国际学院院长、韩国海洋大学博物馆馆长、韩国海洋大学教授等职,自2020年12月起担任韩国国立海洋博物馆馆长。

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