玛雅彩票论坛|购彩大厅APP | 在线登录-APP下载

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。

如何打赢外来入侵物种阻击战？科研提供新依据新方法******

　　如何打赢外来入侵物种阻击战？

　　外来物种是一把双刃剑。在一些情况下，引进外来物种确实有助于特定地域的经济发展和生态保育。但是在另一些情况下，外来物种又可能构成生物入侵。

　　【深瞳工作室出品】

　　采 写：实习记者 孙明源

　　本报记者 马爱平

　　策 划：刘 莉

　　今年1月1日，农业农村部会同自然资源部、生态环境部、住房和城乡建设部、海关总署和国家林草局组织制定的《重点管理外来入侵物种名录》开始施行。

　　“外来物种真不少啊”“这份‘黑名单’来得及时”……一经发布，这份目录就引来众网友热议，网上话题量达到298万多条。

　　基于2022年全国范围外来物种调查及科研人员多年来监测研究，这份最新名录内容从原有的52种更新为59种。

　　鳄雀鳝、加拿大一枝黄花、美国白蛾……对于这些外来入侵物种，人们或许只是偶有耳闻。事实上，外来物种入侵在我国也非新问题。大多数时候这些外来入侵物种并不显眼，它们静悄悄地给某些地区带去生态灾难，导致受灾地区以外的人们很难关注到它们。直到去年8月，鳄雀鳝以一种异样的形式进入公众视野，让更多人知道了“外来入侵物种”到底是什么。

　　抽干湖水只为两条外来“怪鱼”

　　“鱼抓到了吗？”

　　2022年8月26日，在某直播平台的上百条弹幕里，这个问题“刷屏”了。评论和弹幕背后有至少3700万网友看过直播。

　　直播现场在河南小城汝州，在那里，工作人员抽干了公园里近30万吨的湖水，只为抓住两条名为鳄雀鳝的“怪鱼”。

　　次日，汝州通报称，一公一母两条鳄雀鳝已被捕获，并接受了无害化处理。至此，持续一个月的“抽湖捕鱼大战”落下帷幕。

　　其间，网上甚至出现过此次行动是“劳民伤财”的质疑。

　　但这个事件，可以说给全民上了一节外来物种入侵的科普课。

　　早在2002年，在创始人胡隐昌研究员的带领下，中国水产科学研究院外来物种与生态安全创新团队已经开始关注外来入侵水生生物。顾党恩是中国水产科学研究院外来物种与生态安全创新团队首席科学家、国家大宗淡水鱼产业技术体系外来物种入侵防控岗位专家。2009年起，该团队对包括鳄雀鳝在内的多种外来水生生物进行了长期大规模的调查监测。

　　鳄雀鳝食量惊人，一旦泛滥成灾，不仅会影响渔业生产，威胁粮食安全，更会通过捕食作用导致本土鱼类等水生动物种群的急剧下降，从而影响水生生物多样性和水生生态系统，进而威胁生态安全。

　　调查数据显示，鳄雀鳝近几年来在我国扩散蔓延速度非常快，在从海南到北京、从上海到西南的大部分省区内都有野外捕获鳄雀鳝的记录。如果不及早干预，有可能扩散到大部分自然江河。

　　为了摸清鳄雀鳝等外来水生生物的分布和数量变化，顾党恩团队常年在南方的各个水域撒网、取水样、“摸鱼”。

　　此次鳄雀鳝进入新版名录，与该科研团队提供的大量第一手调查数据以及风险评估报告有着很大关系，可以说离不开这些科研工作者的多年努力。

　　外来入侵物种防控部际协调机制办公室负责人介绍说，《重点管理外来入侵物种名录》在物种遴选上有四个依据：危害程度重、扩散蔓延快、防控治理难、危害形式多样。“并不是所有外来入侵物种都能‘上榜’。”顾党恩告诉科技日报记者，鳄雀鳝能“上榜”，是因为它会造成很严重的危害，而且能快速扩散蔓延，一旦泛滥就很难得到有效控制。

　　每年造成的损失高达2000亿元

　　通过公开资料检索，记者发现我国较早的外来入侵物种，是一种来自非洲马达加斯加的蜗牛。

　　20世纪30年代，这种蜗牛翻山过海，随着英国、日本的全球贸易首先出现在我国厦门、台北。如今，它已经广泛分布于我国南方多省区。这种蜗牛学名褐云玛瑙螺，即人们常说的“非洲大蜗牛”。

　　它就是典型的外来入侵物种，不仅对蔬菜等农作物危害极大，还携带多种会对人体带来危害的病原体。

　　随着全球贸易往来日益频繁，外来入侵物种扩散蔓延的风险不断提高，外来入侵物种带来的危害也逐渐增大。

　　农业农村部外来入侵生物防控重点实验室主任、中国农业科学院植物保护研究所生物入侵研究创新中心主任刘万学说，我国近十年新增入侵物种55种，每年新增入侵物种达5—6种，是20世纪90年代前新增入侵物种频率的30倍。

　　中国林科院森林生态环境与保护研究所副所长、外来有害生物与植物检疫学科组首席专家赵文霞记得，2010年时，西藏自治区林芝市出现大面积高山栎枯死，许多山头出现成片成片的枯死木，高原仿佛患上了“毛发斑秃”。赵文霞及有关专家顶着高原反应走遍了这些山头，最终确认高山栎大面积枯死背后的“凶手”竟是一种夜蛾科昆虫。高山栎虽能在高原挺拔屹立，面对外来入侵物种却可能遭遇生存危机。

　　另一种让赵文霞印象深刻的入侵物种是加拿大一枝黄花。这种菊科植物在我国南方极易滋生。“荒废的上海造船厂长满了这种外来入侵物种，它们的种子像蒲公英一样随处飘洒，风一吹漫天遍野，扎根之处不给其他植物留下任何生长空间。”赵文霞说。

　　“所到之处寸草不生”，这是顾党恩对另一种外来物种——齐氏罗非鱼的评价。这种鱼吃水草能力极强，在实验环境条件下几条鱼一两周就可以吃光一水池的水草。广州四大生态调蓄湖之一的东山湖，因用于净化水质的水草往往被齐氏罗非鱼破坏殆尽，导致东山湖水质净化工作陷入停滞状态，水质一度沦为劣V类。

　　另一种对全球森林极具危险性和毁灭性的外来入侵物种则是松材线虫。中国林业科学研究院首席科学家、教授杨忠岐说，其引发的松材线虫病具有极强的传染性，被称为松树的“癌症”。一旦松材线虫侵入林区，会让以松树为主的针叶林染上松材线虫病，从而对整个林区带来毁灭性的破坏。

　　“能想象某一天黄山的主要景观资源黄山松都被毁灭殆尽，黄山再无迎客松吗？”杨忠岐告诉记者，1982年我国首次在南京中山陵发现松材线虫病，40年来松材线虫给我国林业造成了巨大损失和生态灾难。

　　对于外来入侵物种造成的灾害，刘万学提供了一组触目惊心的数字：草地贪夜蛾危害严重时可能导致玉米、小麦等作物50%以上的产量损失；番茄潜叶蛾危害严重时可导致番茄减产80%—100%；苹果蠹蛾对我国苹果和梨等水果产业构成的潜在经济损失高达140亿元/年；在1平方米的玉米地里，30—50株豚草苗就可以导致减产30%—40%；一只福寿螺中含有3000条以上寄生虫……而它们还只是外来入侵物种当中的一小部分。

　　外来入侵物种对我国生态环境和经济发展带来严重负面影响。据不完全统计，在我国，由外来入侵物种每年造成的直接和间接损失总计高达2000亿元，对外来入侵物种进行综合治理刻不容缓。

　　科研为治理提供新依据新方法

　　与外来物种入侵的历史相比，我国对外来入侵物种的研究却起步较晚。

　　赵文霞是国内较早研究外来入侵物种的学者之一，她从2002年开始研究外来入侵物种，但当时距非洲大蜗牛抵达我国已有70年。

　　赵文霞回忆说，当时其主要工作是翻译国外关于入侵生物学的经典图书、著作、论文。后来，随着外来入侵物种概念的引进以及一些应用实践的展开，国内学者出版了一系列有代表性的理论著作和论文。

　　赵文霞告诉记者，国外的入侵生物学研究始于20世纪30年代，兴盛于50年代。我国外来物种研究本世纪初起步，经过科学家们20多年的努力，目前我国相关技术水平已经与国外不相上下，但由于起步晚，我国对许多入侵物种的入侵历史、路径和时间依然不了解，原始数据相当匮乏，还需要长时间积累来补齐短板。

　　新世纪以来，我国入侵生物学学者最重要的心血结晶之一，就是上文提及的2013年出台、2023年1月1日更新的“名录” 。

　　2013年，原国家农业部发布了第一个国家层面的外来入侵物种管理名单——《国家重点管理外来入侵物种名录》(第一批)。这份名录包含52种入侵物种，既包括紫茎泽兰、少花蒺藜草、非洲大蜗牛、福寿螺等入侵植物、动物，也包括美国白蛾、桔小实蝇等有害昆虫，以及番茄细菌性溃疡病菌等有害病原物。

　　刘万学向记者介绍说，第一批目录的出台具有里程碑意义。自2013年以来，我国科学界对于外来入侵物种有了更为清晰的认识，对外来入侵物种的研究进入了快速发展期。

　　与此同时，法律也在不断地修订完善。

　　2022年12月30日，全国人大常委会通过新修订的野生动物保护法。该法明确规定：从境外引进野生动物物种的，应当采取安全可靠的防范措施，防止其进入野外环境，避免对生态系统造成危害。

　　在新修订的野生动物保护法颁布之前，我国为防范外来物种入侵，制定了生物安全法、进出境动植物检疫法、引进陆生野生动物外来物种种类及数量审批管理办法等法律法规和政策文件，还发布了4批《中国自然生态系统外来入侵物种名单》，制定了《国家重点管理外来入侵物种名录(第一批)》。

　　“可以说，目前我国已建成防范外来物种入侵的法律和政策体系。”北京林业大学生态法研究中心主任杨朝霞教授告诉记者。

　　杨朝霞曾多次参加全国人大常委会法工委组织或者委托组织的野生动物保护法修订草案研讨会，他的许多建议也被吸纳进本次修订的野生动物保护法中。本次修订的野生动物保护法还特别强调：不得违法放生、丢弃，确需将其放生至野外环境的，应当遵守有关法律法规的规定。

　　科学界也在行动，不断为治理和决策提供新的依据和方法。

　　我国对外来入侵物种名录实行动态调整和分类管理，每10年组织开展一次外来入侵物种全国普查。2022年，我国启动了包括实地考察、面上调查和重点调查等外来入侵物种普查工作。近年来发现的草地贪夜蛾、鳄雀鳝等入侵物种，都在普查范围内。

　　据赵文霞介绍，此次更新目录，最初各方提交上的外来物种名单有800多种，经过多轮筛选，名单从800多种减少到200多种，又从200多种减少到100多种，最终从100多种确定了59种。

　　科研也在各类外来物种的治理中发挥作用。例如，顾党恩团队和农业生态与资源保护总站合作开发了多重防控技术，应用于对广州东山湖齐氏罗非鱼的治理。结果显示，在控制试验前，齐氏罗非鱼为湖区的优势种，占渔获物重量的79.41%，防控试验20天后，工作人员在渔业抽样调查中未采集到齐氏罗非鱼。

　　从调查统计、判定优势种和危害、甄别一个外来物种是否属于入侵物种，到提供治理方案，大批科研人员参与到外来物种的防治工作中来。

　　相关方面都在积极努力，与外来物种进行坚决斗争。

　　将外来物种挡在国门之外，是防治外来物种的第一步。2022年9月4日，上海海关发现了一批可疑的快件。工作人员打开检查，发现了300个大小一致的环氧树脂管，这些管里塞着潮湿的棉花，每个管放了一只活体蚂蚁。

　　经鉴别，这些蚂蚁是来自欧洲南部的野蛮收获蚁，国内收货人大概是想将其作为宠物饲养。但是，此类蚂蚁在我国并无自然分布，贸然引进有使其成为外来入侵物种的风险。

　　据了解，截至2022年11月，我国海关仅在上海口岸就设置了各类外来有害生物监测点471个。据海关总署通报，仅2022年上半年，全国海关就从旅客携带、邮寄等渠道截获检疫性有害生物173种3.1万次、活体动植物2925批。

　　外来入侵物种防控仍在路上

　　刘万学说，《重点管理外来入侵物种名录》所列物种是当前和今后一个时期外来入侵物种防控的重点，也是治理外来入侵物种的行动指南。

　　在防治外来入侵物种的道路上，我们需要做的工作还有很多。

　　首先，需进一步完善相关法律。杨朝霞举例说，新修订的野生动物保护法，加入了防治外来物种的有关内容。但目前鳄雀鳝、巴西龟等“异宠”的网上交易并未被遏止，主要原因在于现行立法对交易环节尤其是网上交易的规制不足。这些宠物如果不进入自然界，确实不构成外来物种入侵。但是，这些宠物具有逃逸或者被放生的可能性，交易、蓄养它们客观上增加了它们入侵自然界的风险。为此，应对相关法律进行进一步完善。

　　“以鳄雀鳝为例，我国法律并未对鳄雀鳝的销售作出明确规定。这在一定程度上导致无法严格对鳄雀鳝的销售渠道、途径等进行监管。放生行为极其隐蔽难以发现，鳄雀鳝很可能被混在其它鱼苗中放入自然环境，等鱼长大被发现后，也很难追踪放生者。”杨朝霞说。

　　其次，相关科学研究有待进一步深入。刘万学指出，防治外来物种入侵和危害，监测预警、扩散阻截、应急处置、综合治理方面的工作都需要加强。

　　“我们要进一步完善风险预判预警机制，如建立入侵物种风险预警的大数据库，掌握入侵物种实时动态。比如哪些物种有可能入侵，它们从哪些地方进来？通过什么样的方式进来？我们都要有研究、有预判。”刘万学说。

　　第三，防治外来物种入侵亟待公众参与。顾党恩提醒说，了解和防治外来物种并非只是管理者和学者的责任，要想做好防治工作，就得有全社会的共同参与。

　　“美洲牛蛙、红耳彩龟、鳄雀鳝这类重点管理入侵物种如果只是在可控的养殖水体或者水族缸中并不会直接带来危害和形成入侵，是具有一定经济价值、观赏价值的。但是因为种种原因导致的随意引种、放生和丢弃，反而使它们在野外变成了真正的外来入侵物种。此外，如果因为它们被列入重点管理入侵物种，导致把它们被当作‘有害动物’而被丢弃或弃养，更会造成严重的生态灾害。让公众认识到放生和丢弃外来物种的危害，对于外来入侵物种的防控具有重要的意义。当然，科学家也应该投入更大的精力来为公众提供必要的科普服务。”顾党恩说。

　　“外来物种是一把双刃剑。”赵文霞说，在一些情况下，引进外来物种确实有助于特定地域的经济发展和生态保育。但是在另一些情况下，外来物种又可能构成生物入侵。例如，加拿大一枝黄花作为外来入侵物种，在江苏、浙江一带扩张十分猖獗，占用了大量土地。但是，在北方，如河北石家庄地区，由于气候原因它很难大规模蔓延，却能够充当经济作物，作为鲜切花的配花为人们带来收入。

　　“科学认识外来物种之后，除了做到不随意丢弃或放生，普通公民还可以主动报告身边发现的外来物种，为外来物种治理提供线索。如果人人都能够从力所能及的小事做起，随手消灭身边的外来入侵物种，就能真正筑立起外来物种入侵防控的‘长城’，打赢这场外来物种入侵阻击战。”顾党恩说。

　　(本版图片除标注外由受访者提供)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）