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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。
春节假期天气地图：我国无大范围低温雨雪冰冻 南方多地雨中迎新春******
中国天气网讯 今天（1月19日）上午，中央气象台正式发布春节假期天气预报，预计2023年春节假期（除夕至初六）我国无大范围低温雨雪冰冻等灾害天气，冷空气活动较为频繁，中东部地区气温波动较大，内蒙古东部、东北一带气温偏冷明显，部分地区将现极寒。南方多地雨水中迎新春，除夕、初一及初五前后会有阴雨，需注意出行安全。
北方冷空气频扰气温偏低 东北等地将现极寒天气
中央气象台预计，春节假期，我国无大范围低温雨雪冰冻等灾害天气；中东部地区冷空气活动频繁；北方大部地区以晴到多云天气为主，平均气温较常年同期偏低1至3℃；南方地区有一次大范围小雨过程，平均气温较常年同期偏高1℃左右。
内蒙古、黑龙江部分地区将现极寒天气。受冷涡影响，春节期间内蒙古东部和东北一带气温偏低明显，会有大片区域气温创今冬来新低，黑龙江中北部、内蒙古东部有不少地方还可能会打破1951年以来低温历史纪录。
其中，黑龙江省会哈尔滨，初一、初二最高气温仅有-23℃、-24℃，将连创今冬新低，最低气温更是会降至-35℃，实力演绎北国冬日的天寒地冻。内蒙古东部的图里河连续4天最低气温-49℃，冷得罕见，当地从1951年以来仅有两天最低气温达到-49℃以下。这些地区的小伙伴，过年一定备足最厚的装备，全副武装防寒保暖。
西北大部、华北北部气温偏低，雨雪少。除了东北地区，西北大部、华北北部春节期间气温也将会比常年同期偏低，最高气温在冰点线徘徊，最低气温跌至-10℃左右。另外这些地区雨雪稀少，春节期间在保暖防寒的同时要及时补水防燥。
华北中南部、黄淮假期初期有霾扰。除夕和初一冷空气影响间歇期，大气静稳，华北中南部、黄淮等地可能会有霾天气出现，初二开始随着冷空气的到来，空气质量好转。
南方大范围降雨来扰 华南西南等地警惕大雾
南方大部假期雨水开启。南方大部地区除夕、初一会遭遇降水，强度较弱，其中，湖北西部一带海拔较高区域可能会有雨夹雪或小雪出现；初二到初四天气转晴，只有西南地区东部可能会有分散的弱降水，但受到冷空气扩散南下影响，可能会出现4至6℃降温；到初五前后，南方雨水又将增多，春运返程或将受到影响。
西南、华南等地有雾来扰。除夕夜至初一，四川盆地南部、安徽、华南南部及沿海，北部湾、台湾海峡等地有大雾，局地能见度不足200米；初五、初六早晨时段，贵州南部、广西、广东西部等地有大雾。
西藏西南部警惕强降雪。西藏西南部在初三后会有强降雪，部分地区大到暴雪，需警惕降雪带来的不利影响。
今年，随着疫情防控政策调整，不少在外工作的人都选择了返乡过年，此时防疫并不能完全松懈。在返乡途中，依然要做好个人防护，佩戴口罩必不可少；返乡初期，要加强自我健康监测，尽量避免接触家里有基础性疾病的老人；春节期间，不熬夜，避免劳累，不大量饮酒，不暴饮暴食。
中国天气网提前祝大家春节快乐，兔年大吉，万事如意！（策划/冯玮 设计/张莉 数据支持/张娟）
（文图：赵筱尘 巫邓炎） [责编：天天中] 阅读剩余全文（）  视觉焦点
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