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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。

小寒：踏雪寻梅，年味渐浓******

　　小寒是冬季倒数第二个节气，它的到来意味着一年将近尾声。小寒一般于1月5-7日间交节，《月令七十二候集解》释其名曰：“小寒，十二月节。月初寒尚小，故云。月半则大矣。”在古人看来，寒冷是一个不断积聚的过程，冷气积久而寒，却未达极点，是谓“小寒”。冬至之后，冷空气频繁南下，各地气温持续降低，小寒临近“三九”，民谚有“冷在三九”“小寒一过，出门冰上走”“小寒胜大寒”等说法，可见此时的寒冷程度。

　　小寒时节，北方大部分地区正值田间歇冬，南方地区也多是从事果树修剪、小麦油菜追施冬肥、蔬菜越冬保暖等工作，农事并不忙碌。然而农人早已关心起来年的收成。人们常常根据小寒的气温、雨水变化预测来年的天气、农事。比如“小寒暖，立春雪”“小寒不寒，清明泥潭”，当年小寒温暖，预示来年立春前后有雪，清明雨水增多；“小寒雨蒙蒙，雨水惊蛰冻死秧”，若小寒阴雨，寒冷将持续到来年雨水、惊蛰；此外还有“小寒无雨，小暑必旱”“小寒不寒大寒寒”等。

　　寒冬腊月，人们注重饮食、保养身体，各地形成了各具特色的小寒食俗。比如南京人小寒要吃菜饭，取南京特色“矮脚黄”青菜、咸肉片、香肠片、板鸭丁，再剁生姜粒与糯米同煮，味道十分鲜美。广州人喜欢在小寒早上吃糯米饭。糯米饭不光是糯米，得配上炒香的广州腊味（腊肠、腊肉）、花生、碎白葱等，吃来有滋有味。江浙一带有小寒吃花生的习俗，花生可以健体，当地俗谚说“小寒喜庆长生果”“小寒花生食来年”。以传统中医观点来看，在经历春、夏、秋三季的消耗后，人体气血偏衰。“三九”最是寒冷，阴邪之气颇盛，此时合理进补可以抵御寒气侵袭，使得来年身体强健。小寒食补多讲究“温润”，即用一些温热食物补益身体，比如羊肉、鸡肉等肉类，核桃仁、大枣、龙眼肉等蔬果。正所谓“三九补一冬，来年无病痛”。

　　严寒之中，仍有花信如约而至。宋代女词人朱淑真有“葵影便移长至日，梅花先趁小寒开”的佳句。梅花带着独有的暗香，为寥落寒冷的天地增添了几分色彩。梅花自小寒时初绽，探梅寻芳者也日渐增多。梅与松、竹并称为“岁寒三友”，素以傲雪凌霜的高洁之姿得世人称颂。

　　陆游《游前山》有“屐声惊雉起，风信报梅开”之句。“风信”即“信风”，是应着花期时令吹来的风。一番风来，吹开了应季的花，古人从中挑选花期最准确的一种花作为这一节候的代表，称为“花信风”。明代谢肇淛《五杂俎》云：“二十四番花信风者，自小寒至谷雨，凡四月，八气二十四候，每候五日，以一花之风信应之。”古人以五日为一候，三候为一个节气，每年从小寒至来年谷雨，共有八个节气二十四候，每候都有一种花儿绽蕾开放，于是便有了“二十四番花信风”之说。明人王逵《蠡海集》整理了完整的花信风名目，以梅花为首，待到楝花开尽，花信风止，绿肥红瘦的夏季便来临了。

　　小寒三候一候梅花，二候山茶，三候水仙。梅花高洁，山茶富贵，水仙清雅。水仙多为家中水养，一球抽三五枝花茎，开四五朵白花，风姿绰约，雅号“凌波仙子”。文震亨《长物志》说水神冯夷服此花八石，由此得名“水仙”。不论是踏雪寻梅，还是在家中观赏水仙，都为小寒增添不少雅韵。

　　尽管此时寒近极致，但春的气息也渐渐弥漫开来。进入腊月之后，年味渐浓，人们开始忙着写春联、剪窗花、贴年画、采购年货等，陆续为春节作准备，日子便这般红火热闹起来。（杭州师范大学副教授袁瑾）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）