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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。

【在这片辽阔的土地上㉘】苏州：工业大市劲唱“强粮歌”******

　　【在这片辽阔的土地上㉘】

　　光明日报记者 苏雁

　　都知道苏州是工业强市，可说起粮食生产，苏州市农业农村局局长宁春生一脸自豪：“这些年，苏州粮食生产一点也不含糊，产量一直稳步增长。今年全市水稻总产量预计13.9亿斤，创7年来新高！”

　　改革开放以来，苏州工业发展一直走在江苏甚至全国前列。成为工业强市后，一个问题摆在苏州人面前：还要不要发展农业，尤其是水稻种植这样的“纯农业”？

　　苏州的回答斩钉截铁：不但“要”，而且是高质量的“要”。

　　苏州有1600多万人口，维持城市安全有序运转，离不开农产品的有效供给。要端稳粮食饭碗，就须臾不能放松粮食生产。

　　苏州寸土寸金。而粮食生产，离不开耕地。如何守住耕地红线？

　　11月初，在“草皮之乡”苏州常熟辛庄镇平墅村，记者看到，2600亩水稻迎来丰收。2019年起，常熟决定全面推进退草还田，平墅村成为第一个试点。“每收一茬草皮，都会带走一层土，退草还田，就是为了确保耕地安全！”辛庄镇副镇长陈伟忠说。

　　近几年，苏州通过退草还田、退渔还田、“三优三保”等行动，新增加10万亩水稻田。

　　农业是弱质产业。论单位面积收益，种粮食肯定不如建工厂。那么，如何调动种粮积极性？

　　苏州的做法之一是工业反哺农业。2010年以来，苏州在全市范围建立了生态补偿机制，在全国率先出台《生态补偿条例》。苏州将水稻视为人工湿地的一种，进行生态补偿。每亩补偿420元，使得种粮的比较效益大大增加，稳住了农业基本盘。

　　地处苏州昆山锦溪镇最北面的长云村，2012年前以水产养殖为主业。根据《生态补偿条例》，昆山市级财政给予每亩水稻田800元补贴。受此激励，2012年以来，长云村退塘还田，建成高标准农田2000多亩。

　　宁春生介绍，苏州计划用3年时间，按每亩最高1万元的标准，持续对农田进行改造，将苏州的农田都建成为旱涝保收、稳产高产的“吨粮田”。

　　要实现粮食生产可持续发展，仅靠补贴还不够，必须催发内生动力。发展高产高效优质农业，提高单位面积的产出效益，是增强种粮积极性的关键。而要保证粮食生产“两高一优”，离不开科技支撑。

　　水稻已经收割，但太仓市城厢镇东林村的田野上依然机声隆隆，多功能旋耕机驶过后的田野松软、平整。“做强农业产业，长远来看，还得靠技术和现代化设备。”太仓市城厢镇东林村党委书记苏齐芳坦言。

　　依托村里每年1000多万元厂房和门面房租金收益，东林村购买了20多台套先进农机设备，村里的粮食生产全程机械化，2200亩水稻只需要9个农民打理。

　　在东林村刚收割完的稻田里，记者看到，已经开始用农业机械播种小麦。“2013年起，高标准农田改造好以后，大马力拖拉机引进，农具朝着复式化操作方向发展。小麦播种机上加装了卫星导航的辅助驾驶系统，直行时机械手不需要扶着方向盘，它还能一次性完成土地翻耕、播种、秸秆换田、施肥、开沟、压实种子这六样工作。”在田边，苏齐芳一边比画，一边向记者解释。

　　现代化的农业生产，更离不开“新农人”。

　　这些年，苏州在培养新型职业农民方面下足了功夫。苏州在全国率先启动“农业农村专业人才定向委培工程”，分层次、分专业招录1564名定向委培生。通过7家农民教育培训中心和31家实训基地，每年培训高素质农民1万人次以上……

　　有了“新农人”的加持，田地里有了一番新景象。“志浩，趁天晴，咱们赶快把秸秆打包好！”说话间，东林村职业农民高健和同事王志浩驾驶的搂草机和包膜机开进了农田。只见搂草机把散落在田里的稻草搂成一拢，打捆机迅速把一拢一拢稻草秸秆压缩成圆捆。包膜机紧随其后“上场”，不到一分钟，就把一捆捆重达上千斤的秸秆用白色薄膜缠绕成一个个“啤酒桶”，轻轻放在田埂上。

　　为啥要给秸秆包薄膜？高健告诉记者：“包裹得严严实实的稻草秸秆，在厌氧环境里发酵，一个月后装到秸秆饲料厂，根据配比加入豆粕、玉米，加工成富含淀粉和蛋白质的饲料，这是牛羊喜爱的美味食物。”

　　2016年，东林村和江苏省农科院合作，投资建设秸秆饲料厂，年加工能力6万吨，目前年产粗饲料2.5万吨。由此，东林村自身形成了“种植—秸秆饲料—养殖—有机肥料—种植”的生态循环模式。合作农场化肥用量比传统减少约60%，土壤有机质含量从1.9%提高到4%，江南的土地也具备了“黑土地”的肥力。“我们提高‘一粒米’的附加值，开发的富硒大米，口感好，销量不愁。”高健说。

　　持续提升种粮的边际效益，也是苏州近些年来努力的方向。具体做法是，着力推动农文旅深度融合。

　　漫步东林村，田埂上的松果菊开得正艳，稻田咖啡馆飘出了咖啡的浓香，田园新干线的小火车擦拭一新，观光农业引来游人无数。“光今年十一假期，村里的旅游收入就有近百万元。”苏齐芳告诉记者。

　　一系列助农举措，不仅稳定了工业大市苏州的粮食生产面积和产量，也大大提升了农民的收入。据统计，近3年来，苏州全市粮食种植面积年均提升2%以上，农民人均可支配收入年均增长8.6%，达41487元，城乡居民收入比逐年下降，现在已缩小到1.85：1。

　　东林村农民张耀忠祖孙三代种粮，他亲历了东林村的变化，也尝到了发展现代农业的甜头。“我的父辈就是面朝黄土背朝天种地，我那一代开始了农业机械化，我儿子这一代则用上了智能农业系统。现在，喷农药有无人机，开拖拉机、插秧机、联合收割机，人都不用下地，站田埂上遥控就行了。”张耀忠感慨万分：“现在种地，舒服得嘞！”

　　《光明日报》（ 2022年12月21日 01版）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）