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。
广西德保:以文化之韵赋能乡村振兴******
乡村振兴,文化为魂。近年来,德保县聚焦乡村振兴与文旅融合,把文旅融合作为实施乡村振兴战略的重要抓手,注重民族文化的挖掘与传承,下大力气打造民族文化特色品牌,深入挖掘本地传统文化,聚焦产业振兴、文化振兴、生态振兴,注重以文惠民、以文兴业、以文塑旅,加强文化和旅游人才队伍建设,优化乡村文化旅游公共服务,因地制宜发展新产业新业态,以源远流长的乡村文化,为乡村振兴提供了文化资源与精神动力,为乡村振兴赋能聚力,绘就了一幅“诗和远方”的美好画卷。
以文惠民
夯实公共文化基础助力乡村振兴
德保以人民群众需求为导向,常年开展文化进万家暨戏曲进乡村文艺巡演活动、党史学习教育“百场文艺演出大家赏”活动等群众喜闻乐见的文化活动,通过“送戏下乡”丰富群众精神文化生活。此外,依托南路壮剧、德保壮族山歌、壮族舞蹈等,创作了一批高质量且接地气的舞台艺术作品,每年下基层开展文艺演出。目前全县共有专业剧团1个、业余剧团48个,传统剧目15本,有古壮字(土俗字)抄本150本、创作剧目52本,专业剧团每年演出100多场次、业余团队每年每团演出450场左右。
同时,德保把公共服务嫁接到老百姓的日常生活当中,配备了文化专管员队伍,主要负责村级公共服务中心的日常管理、图书室图书管理和分类及读书活动开展、文物保护及非物质文化遗产发掘与保护等工作,着力提升公共文化服务水平。目前,全县已建成村级公共服务中心186个,服务中心各配备一名公共文化专管员,12个乡(镇)文化站均配备一名专职管理人员和一名文化协管员,确保各类文化体育活动正常开展。
近年来,德保加强文化志愿服务队伍建设,通过开展“三区”人才文化志愿者的招募工作,共招募文化志愿者约30人/次。同时针对各个定点服务村制定文化服务“菜单”,开展广场舞、南路壮剧培训演出、民间民俗活动等。2021年累计开展各类文化服务工作240次,服务基层群众约7000人/次。
同时,通过举办“文化和自然遗产日”主题展示活动,传承弘扬民族传统文化。积极开展非遗进景区、非遗进乡村等活动,丰富乡村旅游的文化内涵。目前建成德保县马骨胡艺术传习基地、南路壮剧传习基地、麦秆花篮传习基地等5个非物质文化遗产展示传承基地,自治区级非物质文化遗产保护名录达10项。
壮家妇女展示土布技艺
以文兴业
转文化资源优势为产业发展动力
近年来,德保县充分挖掘乡村文化底蕴,深挖源远流长的文化资源,以丰富的乡村文化资源为载体,对接产业发展、品牌培育等需要,寻求机遇、寻求产业兴旺的新路子,形成乡村特色文化产业,着力绘制生态环境美丽、生活富足、人民群众获得感提升的美好图景,助力乡村振兴。
在历史长河中,德保矮马一直是皇室贡品,同时德保矮马的历史与多位历史名人相连。德保以实施乡村振兴战略为契机,融合矮马文化、乡土民俗等特色文化,投资11亿元打造矮马王国项目,开发各类旅游产品及文创商品,开展亲子体验、社会实践、主题营地、户外拓展等研学旅游活动,为游客提供独特的文旅体验,培育矮马产业新的经济增长点。此外,德保矮马王国在园区内建立德保矮马博物馆,展示德保矮马的起源、历史、发展进程,重点展示德保矮马与名人的故事,体现德保矮马文化,向社会展示德保矮马,提高德保矮马品牌影响力。2020年因受疫情影响,景区游客接待以区内游客为主。景区自2020年7月正式开业运营以来共接待游客9.9万人次,收入合计630万余元。
2019年,德保县荣获“广西马骨胡艺术之乡”称号,并以此为契机深入实施打造马骨胡艺术保护传承基地、培育壮大人才队伍、倾情发展打造马骨胡文化产业品牌,全面推进文化和旅游融合开发,深化民族团结进步教育,引导各族群众提升互学互鉴、共谋振兴发展的内生动力,奏响人民群众的幸福曲。成立少儿马骨胡培训基地、马骨胡艺术中心、马骨胡协会,建立了“中心+基地+传承人”的非遗传承保护体系,常态化开展非遗进校园、进社区、进景区、进农村等活动,推动马骨胡文化传承与发展。
此外,该县通过实施建设一个中心、打造一个基地、出版一本教材、培育一支队伍、发展一大产业“五个一工程”,倾力打造壮族马骨胡文化品牌。目前,全县马骨胡艺人有166人,最小的10岁,最年长的70岁,学习者几乎覆盖各个年龄层。
德保矮马马术方阵
以文塑旅
以文化资源创建全域旅游示范区
在推动文旅融合高质量发展过程中,德保县不断探索工作新思路、新模式,注重优势文化资源与旅游融合发展,以文促旅,以旅彰文,不断丰富旅游业态,延伸旅游产业链,丰富文旅新业态新体验,为乡村振兴赋能助力。
德保县那温村按照乡村振兴总体规划,以发展乡村文化旅游为切入点,先后荣获“第三批中国少数民族特色村寨”“全国乡村治理示范点”“民族团结进步示范村”“全区农业农村休闲旅游示范点”“五星级乡村旅游景点”“广西十大最美乡村”、全国“一村一品”示范村等称号。
那温村注重以德养村,传承传统文明文化底蕴。注重对道德文化的挖掘,该村围绕“温”字深挖文化潜动力,概括出温毅、温俭、温信、温厚“四温”精神,打造60米那温文化墙宣传那温文化,通过开展最美脱贫户、最美致富带头人、最美婆婆、最美媳妇、最美乡贤和优秀共产党员“五美一优”评选活动,寻找“最美那温人”,用“身边好人”的榜样力量感召引领,促进那温文明和谐发展。
此外,那温村民俗风情丰富,山歌对唱、“二月二”龙头节、手工舂糍粑等民俗活动长期保存,那温屯草编、藤编等民俗产品小负盛名。通过新建戏台、民族文化广场、农家读书角、篮球场,绘制具有民俗风情的墙绘,借助传统节日组织群众开展跳竹竿舞、篮球比赛、垂钓比赛、舂糍粑、蒸五色糯米饭等互动性强的文娱活动,让一幅幅美丽的乡村画卷映入眼帘。具有特色的墙体绘画与民居整体颜色土黄色的外墙紧密融合,加上极具民俗特色的文娱活动,不但持续提升村庄文化氛围、文化品位,还充分展现出新时代乡村的新风貌,形成了乡村旅游助推村民增收致富、助力乡风文明的发展新气象。
德保冬无严寒、夏无酷暑,气候宜人,环境宜居。近年来,德保县依托得天独厚的资源禀赋和区位优势,大力实施“旅游旺县”战略,坚持把文旅产业作为主导性产业精心培育,积极融入广西全域旅游示范区创建工作大格局,文化旅游产业转型升级明显加快,旅游品牌持续提升,逐渐形成旅游业引领多行业发展新格局。县城半径10公里范围内环绕着4个国家AAAA级旅游景区、1个国家水利风景区、1个全国乡村旅游重点村。德保县还先后荣获“中国优秀生态旅游县”“中国最具魅力文化旅游百强县”“中国十佳生态休闲文化旅游县”“中国十佳最具投资潜力旅游县”“中国最具特色乡村旅游目的地”“中国气候宜居城市”“国家园林城市”“国家卫生县城”、2020年“广西避暑旅游城市”等荣誉称号。 (本文图片由德保县委宣传部提供)(莫超驿 黄小丽)