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。
浙江教育两会观察:如何为职业教育发展“谋出路”?******
中新网杭州1月14日电 题:浙江教育两会观察:如何为职业教育发展“谋出路”?
记者 谢盼盼
职业教育,一直以来都存有误解:社会认可度低,上升通道受阻……在此间举行的浙江省两会上,多位浙江省政协委员为职业教育发展“支招”。
近年来,中央、省里和各市相继召开职业教育大会,出台了一系列支持职业教育快速发展的政策,职业教育的发展无疑迎来了“春天”。
然而,浙江省政协委员、九三学社金华市委主委,金华市副市长庄凌飞从工作调研中发现,还有一些制约职业教育发展的瓶颈问题亟待破解。
其一表现为普通教育与职业教育生源抢夺激烈,更多生源流向普通高中;其二为职业教育统筹力度有待强化。中职教育与技工教育一体规划不够,市自为战、县自为战、校自为战的现象仍然存在,职教布局、专业设置顶层设计有待加强,专业重复建设造成较大浪费;其三为职业教育服务地方发展的水平有待提升,专业与产业匹配度、实训实操能力还有待加强;其四为高层次复合型技能人才培养途径有待进一步拓展。
他担心,受普职比控制放开、职业教育社会认可度不高等因素影响,职业教育的生源正在逐渐萎缩,技工院校赴外地招生的成效也不明显,今后一个时期很有可能造成中职学校和技工院校“无生可招”的局面。
民进浙江省委会常委、湖州市委会主委李红同样关注职业教育及人才培养。
李红认为,许多中高职院校的高学历教师,从校门走进校门,缺乏必要的操作技能和实践经验。同时技工院校师生比偏低,以2022年浙江省人社厅评出的10所省一流技师学院为例,平均师生比在1:18.7,与普通教育相差甚远。
今年,浙江对职业人才的培育可谓下了“大力气”。
据政府工作报告,2023年浙江将开展职业教育培训150万人次;开展职业技能培训110万人次以上,新增技能人才40万人,其中高技能人才20万人;建成零工市场200个。
在此前提下,职业教育的发展应当如何“谋出路”?庄凌飞提议,要提升职业教育社会地位,加快凝聚职业教育与普通教育同等重要的社会共识;加大对职业教育的投入,提升产教融合水平;打造“浙江工匠”品牌,高规格举办浙江省技能大赛,加大优秀技能人才激励力度,营造尊重技能人才、重视技能人才的浓厚社会氛围。
此外,他还认为,要加强顶层设计,切实做好规划、政策、专业等统筹文章,形成推动职业教育高质量发展合力;聚力提升实操实训水平,提高职业教育竞争力和影响力,同时也要鼓励优秀的教师和学生到企业中去深造学习,在一线岗位提升技能水平。
李红建议,在满足当前产业发展所需人才的基础上,更加关注“未来工厂”所需要的产业工人,在规划未来产业时,同步规划“未来工人”培养计划,提前开展人才储备。与此同时,围绕专业发展要求,创新工学一体化技能人才培养模式。可以对接世界技能大赛标准,完善评价策略和评价体系,培养对接世界前沿高技能人才。
诚然,国家的发展既需要顶尖科技人才,也离不开一代代工匠的辛勤付出;一流的科研成果,更需要一流的制造水平予以实现。重视职业教育的发展无疑是浙江打造创新高地的关键一环,也是推进扩中提低,夯实共同富裕示范区建设的重要基础性工作。(完)