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。
东西问丨王建华:百年考古如何令中华文明“西来说”不攻自破?******
中新社成都11月24日电 题:百年考古如何令中华文明“西来说”不攻自破?
——专访西南民族大学旅游与历史文化学院教授王建华
作者 贺劭清 王利文
百年来的考古实践和出土文物,如何丰富中华民族的历史维度,令中华文明“西来说”不攻自破?西南民族大学旅游与历史文化学院教授、四川省考古学会常务理事王建华近日接受中新社“东西问”独家专访,对此进行解读。
视频:【东西问】百年考古学如何让中华文明“西来说”不攻自破?来源:中国新闻网
现将访谈实录摘要如下:
中新社记者:“中华”一词最早见于何时?“中华民族”到“中华民族多元一体”理论的形成经历了什么变迁?
王建华:据考证,“中华”一词始见于西晋末,是中原士人为把中原的政治与文化同其他地区相区分而产生的自我称谓。
“中华”不仅表示一定的地域,更表示一定的文化和具有这种文化的人。伴随新思潮的传入,现代民族意识的萌发,“中华民族”一词脱颖而出。
1902年,梁启超在《论中国学术思想变迁之大势》一文中,首次提出“中华民族”这一概念。1905年,在《历史上中国民族之观察》一文中,梁启超比较正式地使用了“中华民族”的概念。此处的“中华民族”虽以汉族为主体,但多民族融合的观念已开始形成。
抗日战争全面爆发后,日本帝国主义与中华民族的矛盾成为当时社会的主要矛盾。正值中华民族危亡之际,顾颉刚发表《中华民族是一个》一文,指出“中华民族”的称呼虽出现于近代,但作为一个实体,至少存在了两千多年。
1988年,费孝通正式提出了“中华民族的多元一体格局”,从考古学、历史学、民族学的角度指出“汉族的形成是中华民族形成中的一个重要阶段,在多元一体的格局中产生了一个凝聚的核心”,在汉族形成和发展的过程中,其他民族不断地为汉族输入新鲜血液,汉族同样也充实了其他民族。
纵观从“中华民族”到“中华民族多元一体”理论形成,梁启超、顾颉刚和费孝通均从民族历史的角度进行了阐述,中国历史上数千年的民族交往交流交融形成了今天的中华民族,为“中华民族共同体”的提出打下了坚实的理论基础。
深圳锦绣中华景区举办的“民族嘉年华”节庆系列活动。陈文 摄中新社记者:考古学文化作为物质遗存共同体是如何产生的?历史长河中,考古学文化和民族共同体建立了什么样的联系?为什么1962年夏鼐在《新中国的考古学》一文中首次提出“中华民族共同体”?
王建华:19世纪后期,文化这一概念被引入考古学用以总结分析考古出土的遗存。1925年,考古学家维尔·戈登·柴尔德给考古学文化提出了较为精准的定义,用一种时空镶嵌分布的考古学文化模式来阐释一个区域中的史前文化的关系和演变。
有学者认为考古学文化既是一种概念又是一种理论,从概念的角度反映的是人群共同体与物质文化共同体之间的对应关系,符合遗存的群聚性和社会性法则,从理论的角度通过对遗存的分类和聚类研究实现了对遗存背后人群或族群的区分。
考古学是“俯瞰大地,仰望星空”的学科。人们获取的实物资料,是由人创造的物化形式,所以它和“人的共同体”直接相关。民族共同体的文化既表现在物质层面也表现在精神层面。从理论上讲,考古学文化作为物质遗存共同体,是古代群体在物质文化遗存上的表现,在某种层面上可以和中华民族共同体建立一种联系。在对某一考古学文化认识足够清晰的情况下,我们可以将其与史书中记载的古族相对应。
观众在故宫博物院观看展览。盛佳鹏 摄由于历史文献对于汉族以外的古代民族的记载稀少且不成体系,加之历朝历代的各种理解和传说的杂糅,若简单将考古学文化与历史上的族群进行对应,风险是巨大的。但至少可以在某种层面上,将考古学文化中的某一处或某几处考古遗存与文献中的族属之间建立起一种联系。
有学者认为考古学文化可以用古代的族名进行命名,如考古学上的夏文化“是夏时期夏族创造和使用的文化”,学术界普遍认为以二里头遗址为代表的二里头文化就是夏族在一定时期内的遗存。
1962年,夏鼐在《新中国的考古学》一文中论及考古研究在解决民族族源和民族史问题时就曾提到“各兄弟民族的祖先在悠久的历史过程中,与汉族的祖先建立起日益紧密的联系,今日大家一起构成了中华民族共同体”。从当前可见文献来看,是考古学的研究成果最早使用“中华民族共同体”这一术语,用以论述古代中国不同群体的紧密历史联系及新中国确立的民族共同体结构。这表示当时学者们就已意识到从考古材料可以观察到汉族从史前到历史时期的一个形成过程,只是“具体情况,还需进一步研究”。
观众在山西博物院参观中国少数民族文化特展。韦亮 摄《新中国的考古学》一文中关于“中华民族共同体”的提法是基于新中国成立后逐渐积累的考古学资料。新中国成立后的十几年间就发现了3000余处新石器时代遗址,经过发掘的有100余处。这些遗址分布于不同地域,代表了不同的文化面貌,体现了不同人群之间的交流与融合。
进入历史时期,文献记载与考古学资料的整合研究拓展了民族史研究的空间。无论是史前资料的大量发现,还是历史时期研究空间的拓展、学术研究的深化,都促使考古学者思考考古资料与族群之间的内在联系。
观众在河南洛阳二里头夏都遗址博物馆数字馆参观。黄政伟 摄中新社记者:百年来的考古实践和出土文物,如何丰富中华民族的历史维度,令中华文明“西来说”不攻自破?
王建华:历史长河中,许多古老的民族出现在史书的记载中,各民族在不断地分化与融合过程中延续下来,融入到今天中国56个民族之中,大家一起构成了中华民族共同体。就中国当代的民族来看,有自己的民族文字和历史记载的很少。倘若单纯依靠历史文献来构建民族史,那么很多民族尤其是已消失的古代民族将无史可考。
作为人文科学和历史科学的重要领域和组成部分,考古学是根据古代人类通过各种活动遗留下来的实物以研究人类古代社会历史的一门科学。中华民族的历史是全体民族共同创造的,而有文字的古史记载不超过四千年,剩下的历史都需要考古学的发现与研究。
在对没有文字的人类社会历史的研究中,考古资料起着主要作用。同时,考古学让各民族在历史上留下的物质文化都成为可以被观察分析和描述的对象。只要有人类活动的地方,就会留下实物遗存,考古学可以通过这些遗存去研究当时的社会和历史,因此极大地扩展了历史空间,尤其是民族史的研究空间,即考古学丰富了中华民族的历史维度。
游客参观秦兵马俑一号坑。张远 摄“仰韶文化西来说”是中国考古学诞生之初瑞典学者安特生在《中华远古之文化》一文中提出的。当时提出这个观点有特定的历史原因——当时中国的考古学资料有限。随着资料的不断丰富,发现中国不同地域文化是独立起源发展演化的,有自己的文化体系,尤其是史前时代,中华文明“西来说”也就不攻自破了。
考古学对构建古史尤其是史前史的贡献是其他学科无法取代的。经过百年来的考古实践和丰富的出土文物,已证实中华民族的文明有着悠久的渊源,从史前到历史时期有着清晰的独立起源发展脉络。(完)
受访者简介:
西南民族大学旅游与历史文化学院教授王建华。张浪 摄王建华,西南民族大学旅游与历史文化学院教授,四川省考古学会常务理事,主要研究领域是新石器时代考古,通过对黄河流域史前人口的系统研究,揭示史前人口规模、人口自然结构等变化规律,认为史前人口变化、社会组织的复杂化是中国文明起源和史前社会复杂化的一个重要动因。
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |