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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。

我国大部地区将出现寒潮雨雪天气******

　　一、天气实况

　　1、国内实况

　　昨日新疆北部出现降雪和大风降温天气 今晨河南山东江苏等地有大雾

　　昨日08时至今日06时，新疆伊犁及沿天山地区等地出现中到大雪，乌鲁木齐和克拉玛依局地暴雪（10～11毫米）；广西东部和南部、广东中西部、海南岛东南部以及台湾岛东部等地部分地区出现中雨或大雨，局地暴雨（50～66毫米）。

　　今日05时较昨日05时，新疆北部等地出现6～10℃降温，局地降幅超过12℃；上述地区及甘肃西部等地有7～9级、局地10～12级阵风。

　　今晨，河南、山东、安徽中北部、江苏及四川盆地西部等地出现部分地区能见度不足1公里的大雾，河南中部、山东南部、江苏北部等局地不足100米。另外，新疆东部和南疆盆地出现沙尘天气，局地沙尘暴。

　　2、国外实况

　　(1) 西伯利亚南部欧洲中南部有较强雨雪

　　过去24小时，东欧东部、大高加索地区、西伯利亚中南部、远东地区中南部、贝加尔湖地区、哈萨克丘陵南部、伊朗高原北部、阿拉斯加地区、五大湖地区等地出现小到中雪，局地大到暴雪；西欧南部、中欧东部和南部、南欧东部、美索不达米亚平原南部、中南半岛南部、菲律宾群岛中南部、大巽他群岛、新西兰北岛、美国西部沿岸、巴西高原南部等地部分地区出现小到中雨，局地大到暴雨。

　　(2) 北美气温偏高 东欧中亚气温偏低

　　过去24小时，北欧、南欧东部、蒙古高原、贝加尔湖地区、加拿大中西部、美国北部、阿根廷中部等地日平均气温较常年同期偏高4~8℃，局地偏高10℃以上；东欧大部、中亚、西伯利亚北部日平均气温较常年同期偏低6~10℃，局地偏低12℃以上。

　　二、重点天气预报

　　1、国内重点天气

　　我国大部地区将出现寒潮雨雪天气

　　受强冷空气及南支槽影响，12日至15日，我国大部地区将先后出现雨雪及大风降温天气。其中西北地区东部、华北、东北地区大部、黄淮、江淮、江汉、西南地区东部、江南北部等地将有小到中雨转小到中雪或雨夹雪，部分地区大雪，局地暴雪；江南中南部、华南等地有小到中雨，部分地区大雨，局地暴雨，部分地区伴有雷电天气。1月12日08时至1月16日08时，寒潮天气将自西向东影响我国大部地区，其中，12日主要影响西北地区，13日至15日影响我国中东部地区。我国大部地区气温将先后下降8～12℃，其中，新疆沿天山以北、甘肃西部和中南部、内蒙古中东部、东北地区、江汉东部、江淮、江南、华南北部、贵州等地降温14～18℃，内蒙古中东部、黑龙江东部、吉林东部、辽宁东北部等地的部分地区降温超过20℃，并伴有4～6级、阵风6～8级的大风，新疆山口风力可达9～11级或以上。东部和南部海区有7～9级风，阵风可达10～11级。降温过后，17日早晨，最低气温0℃线将南压至云南东部至贵州南部、湖南南部、福建北部、浙江东部一线（见图1）。

　　1月12日08时至1月14日08时，新疆沿天山以北、甘肃大部、宁夏、陕西北部、内蒙古大部、东北地区等地部分地区将先后降温8～12℃，其中，新疆沿天山以北、内蒙古中东部、黑龙江中东部、吉林东部、辽宁东北部等地部分地区降温14～16℃，局地可超过18～20℃。新疆东部、甘肃中西部、内蒙古大部、东北地区、华北等地有6～8级大风，新疆山口风力可达9～11级或以上。东部海区有7～9级风，阵风可达10～11级。新疆东部和南部、青海西北部、甘肃西部和东部、内蒙古西部、宁夏、陕西北部等地有扬沙或浮尘，局地有沙尘暴（见图2）。中央气象台1月12日06时继续发布寒潮蓝色预警。

图1 全国

大风降温

预报图（1月12日08时-16日08时）

图

2

全国

大风降温

预报图

（1月12日08时-14日08时）

　　2、国外重点天气

　　（1）东亚有寒潮天气

　　未来三天，帕米尔高原、贝加尔湖地区、蒙古高原、远东地区西南部等地将有6~12℃降温，部分地区降温12℃以上，伴有4~6级风，部分地区6级以上风，上述地区将有小到中雪或雨夹雪，局地大到暴雪。

　　（2）北美西部和东部沿岸有较强雨雪

　　未来三天，加南大西南部、拉布拉多半岛南部、美国西部有中到大雪或雨夹雪，局地暴雪到大暴雪，美国西部和东北部沿海地区有中到大雨，局地暴雨。

　　（3）澳大利亚南部阿根廷北部有高温天气

　　未来三天，澳大利亚南部、阿根廷北部部分地区有高温天气，日最高气温35～37℃，局地可达40℃左右。

　　三、未来三天具体预报

　　1月12日08时至13日08时，新疆南疆盆地西部、甘肃西部、青海西部、内蒙古大部、黑龙江西北部和东部、吉林和辽宁东部、华北北部等地部分地区有小到中雪或雨夹雪，其中，新疆南疆盆地和南疆西部山区等地部分地区有大到暴雪（10～16毫米）。东北地区西部、华北中南部、黄淮、江淮、江汉大部、西南地区东北部、江南、华南大部、台湾岛大部等地部分地区有小到中雨，其中，安徽南部、江西北部和南部、浙江北部、广西东部、广东西北部等地部分地区有大雨（25～45毫米）。新疆东部和南疆盆地、甘肃河西、内蒙古中东部、吉林西部等地部分地区有4～6级风，其中，新疆山口地区风力可达9～11级及以上。新疆东部和南部、青海西北部、甘肃西部和东部、内蒙古西部、宁夏、陕西北部等地部分地区有扬沙或浮尘，局地有沙尘暴（见图3）。

图3 全国降水量预报图（1月12日08时-13日08时）

　　1月13日08时至14日08时，新疆南疆盆地西部、青海北部、甘肃大部、宁夏、陕西中北部、山西、内蒙古大部、河北、北京、天津、东北地区大部等地部分地区有小到中雪或雨夹雪，其中，新疆南疆西部山区、陕西中南部、山西大部、河南西部等地部分地区有大到暴雪（10～15毫米）。辽东半岛、山东半岛、江淮、江汉、江南、西南地区东部、华南大部等地部分地区有小到中雨，其中，河南南部、安徽西北部、湖北东部、江西东部、浙江中南部、福建西北部等地部分地区有大雨（25～45毫米）。新疆南疆盆地、内蒙古西北部、陕西北部、黑龙江东北部、吉林西部、河南南部、江苏北部等地部分地区有4～6级风，其中，新疆东部部分地区有6～7级风。渤海、渤海海峡、黄海大部海域、将有6~8级、阵风9级的偏北风，其中渤海部分海域风力可达9级、阵风10~11级（见图4）。

图4 全国降水量预报图（1月13日08时-14日08时）

　　1月14日08时至15日08时，新疆南部、西藏东南部、青海、甘肃中东部、宁夏、陕西、山西、河北中西部、山东、河南、湖北等地部分地区有小到中雪，其中，陕西中南部、山西南部、河南北部、湖北西部、四川盆地北部、重庆东北部等地部分地区有大到暴雪（10～15毫米）。江淮大部、江南大部、西南地区东南部、华南、台湾岛等地部分地区有小到中雨。新疆沿天山地区和南疆盆地、甘肃河西、山西北部、黑龙江东北部、河南、湖南、江西北部、四川盆地等地部分地区有4～6级风，其中，内蒙古北部、青海西部等地部分地区有6～7级风。渤海、渤海海峡、黄海大部海域、东海大部海域、台湾海峡、台湾以东洋面将有6~8级、阵风9级的偏北风，其中渤海部分海域风力可达9级、阵风10~11级（见图5）。

图5 全国降水量预报图（1月14日08时-15日08时）

　　制作：张小雯 张夕迪 李坤玉 签发：陈涛

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）