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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。

国足帅位,为何如此“难产”******

  主帅迟迟难敲定,“土洋结合”成备选

  国足帅位,为何如此“难产”

  2月4日,是二十四节气之首的立春,意味着进入风和日暖、万物生长的春季。在冬季蛰伏的中国足球,也逐渐“复苏”。泰山队确认即将重新集结,国奥队、亚运队敲定集训计划,不论是俱乐部还是国字号球队层面,新的备战计划已然启动。

  在一片进展有序的气象中,国足迟迟未能敲定新帅,显得是那么格格不入。1日,国足3月份与新西兰队的两场热身赛得到了官方确认。但距离热身赛还有一个半月的时间,国家队谁执牛耳,仍然悬而未决。

  主帅人选迟难定夺

  自12强赛出局至今,国足已经“消失了”近1年的时间。

  本月1日,国足终于更新消息,球队将于3月23日和26日与新西兰国家队进行两场热身赛。时隔三年半,国足终于再次得到了国际A级友谊赛的比赛机会。

  在此之间,国字号梯队也频繁有消息传来。春节之前,U20国家队就已经敲定集训人选,并赴迪拜进行了拉练。其间,球队进行了5场热身赛,成绩为1胜2平2负。2月2日,球队离开迪拜,赴克罗地亚进行第二阶段的拉练。

  春节之后,U23国奥队和U24亚运队的集训名单相继出炉,分别由成耀东和扬科维奇带队。今年,这两支球队任务不少。不论是奥运会预选赛还是第19届亚运会,都需要认真对待。

  相比之下,国足主帅的帅印归属,显得格外“难产”。虽然世预赛36强赛要11月才开打,但帅位迟迟没有归属,还是会给国家队和各俱乐部带来一些麻烦。

  目前国足进入新的世界杯备战周期,必然要经历换血,也必然有新鲜血液的补充。若主帅未能敲定,集训队阵容的确定也就无从谈起。同时,中超有望在4月开赛,各俱乐部迟迟未能确定谁将参加集训,也会给新赛季备战带来一定干扰。

  此外,国足需要在3月到6月的国际比赛日热身赛中全力争取积分,以便在36强赛分组中获得一个较好的席位。

  因此,包括与新西兰两场热身赛在内的每一场热身赛都需要认真对待。而国家队的备战,从哪一天开始都不算早,这更让主帅人选的确定显得紧迫。

  选人为何如此艰难

  不论是李铁接手里皮的帅位,还是李霄鹏担任国家队主帅,近几次国足换帅总是显得有些仓促。

  相较而言,本次换帅留给足协的考虑时间较多,但受限于种种因素,候选者可考虑的范围却似乎并没有扩大多少。

  据媒体此前报道,中国足协原计划选择一位业务能力突出、熟悉亚洲足球且能迅速上手的高水平外教。诸如奎罗斯、保罗·本托、斯托伊科维奇、奥拉罗尤、勒纳尔等率队参加卡塔尔世界杯或曾在中超、亚洲地区联赛执教的外籍教练均在候选之列。

  不过,选帅并非足协一厢情愿的事。由于国足对于主帅的预算是年薪税后200万美金,这很难满足一些教练员的薪资需求。与此同时,中国足球目前大环境不佳,国足世界排名一再下滑,这也让一些追求执教成绩的外籍教练望而却步。

  除自身因素外,国足选帅还面临着其他亚洲球队的竞争。就在不久前,越南队官宣特鲁西出任该队主帅。从资历上看,特鲁西曾长期在亚洲执教且成绩尚可。

  不难想象,其他基本符合足协选帅要求的外籍教练,也有可能接过其他亚洲球队抛来的橄榄枝。国足选帅拖得越久,可选择的空间也就越少。

  在这种情况下,足协或许应当适当放宽选人标准。例如,“熟悉亚洲足球且能迅速上手”这项要求,就遭到了外界的质疑。目前,国足的选帅已不再像此前几次那样以“救火”为目的,而是要从长计议,为新世界杯周期甚至更长远的发展规划打好基础。

  作为一名高水平外教,即使对中国足球不甚熟悉,只要专业能力在线,熟悉国足、熟悉对手,也不是一件难事。

  “土洋结合”或为临时选择

  有人会问,既然洋帅难觅,为何不将目光放在本土名帅身上。土帅对中国足球的了解毋庸置疑,且开价绝不会超过足协的预算。问题就在于,以土帅的资质和能力,究竟能不能带领国足拿到应有的成绩。

  每当选帅时,“土帅洋帅之争”就会成为热议的话题。支持洋帅的人认为,洋帅水平更高,可至今也只有米卢一位洋帅带领国足走进过世界杯。支持土帅的人认为,土帅更了解中国足球,可目前为止,土帅也没有拿出来太亮眼的成绩。

  12强赛,李铁和李霄鹏各带队踢了半程比赛,最终国足1胜3平6负,积6分位列小组倒数第二。外界对这两位主帅能力的质疑,从来没有停息过。

  值得一提的是,里皮辞职后,李铁、李霄鹏和王宝山三位“土帅”,成为了国足主帅的最佳候选。如今,两位代表着最高执教水平的本土主帅相继失利,又有哪位“土帅”能接过教鞭呢?

  洋帅难寻,土帅又受到执教水平的质疑。在高不成低不就中,留给足协选帅的时间已经越来越少了。

  有消息称,足协对新洋帅短时间无法到位的情况“早有预判”,因此不排除让现任主帅李霄鹏带队或安排扬科维奇“转岗”接手国足。或者,干脆“土洋结合”,让李霄鹏和扬科维奇共同执教国足。

  当然,这大概率是新帅无法到位前的一个“备选”。

  其实,“土洋结合”的模式在中超俱乐部中不少见,但对国家队而言却是全新的挑战。如果土洋结合的模式能取得成效,那最是皆大欢喜。

  与此同时,若这样的模式不奏效,那这一“备选方案”需要尽早被放弃,避免在将就和妥协中浪费大好的备战时间,将国足拖进大赛临危换帅的又一次轮回。(记者季禹)

  (来源:齐鲁晚报 2023年02月03日 A13版)

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