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。
彰显礼仪之邦大国气质 舞剧《五星出东方》“走红”元宵晚会******
中新网北京2月16日电 (徐婧)温暖喜庆的上元灯火铺满天空,秀美灵动的舞者一同仰望祈愿……元宵节期间,以国家一级文物“五星出东方利中国”汉代织锦护臂为题材创作的舞剧《五星出东方》登陆哔哩哔哩、河南卫视等多台元宵晚会,“锦绣”舞段火爆出圈,引发全网热议。
“锦绣”舞段是怎样创作出来的?舞剧这一艺术形式有何特点?重现汉朝风貌时,团队发挥了哪些奇思妙想?
繁华“锦绣”描绘共荣图景
记者从北京演艺集团获悉,《五星出东方》“锦绣”舞段的创作构思来源于“中国是礼仪之邦”的解读,肢体动作、形象气质、队形调度等都是围绕着展现大国气质来完成编排,舞者们垂眸而出、步伐轻缓蹁跹,传递出内敛而含蓄,具有独特古典韵味的美感,同时又以四肢和头部舞蹈动作,形成顿挫感和力量感,给观众以浓厚宫廷色彩下的庄重威仪,气场全开的感受。
舞剧《五星出东方》总编导王舸介绍,“锦绣”舞蹈属于汉唐舞的舞种,在创作中首先深度研究汉代时期的动作形象特征,进而追求整体气质的吻合,再通过对细节的处理,参考了古时建筑中的榫卯,在舞段中加入了井字格旋转调度,传递出舞蹈“稳定感”的气质,最后通过服化道整合呈现,再现大汉盛世歌舞宴乐的繁华景象。
舞剧中,当上元灯火铺满天空,“锦绣”舞者们齐齐仰望祈愿,充满了欢乐与期许,也传递出各民族和谐友爱、同生共荣的主题。
图为舞剧《五星出东方》剧照。 北京演艺集团供图汉韵红装重现盛世欢颜
“锦绣”舞段的服装和舞者妆容创作参考来源是主创们采风时在博物馆里见到的汉代木俑人像。木俑人像衣着纤细的汉服曲裾裙,款式包裹而限制,这是因为在古时宫廷里有很多礼仪制度,不能跑跳。
因此,舞剧《五星出东方》在服饰创作时充分尊重历史史实,把古时礼仪制度进行解读还原,形成了“锦绣”服装的独到特色。
在服装上,使用大面积红搭配白色做挑色,展现大汉风韵,款式与体现身体曲线的西方美学不同,采用宽袍大袖,刻意拉低服装腰线,以达到一种宽阔的东方美感。
在人物造型和化妆上,以汉时期审美为出发点,头饰设计为汉白玉质感纹样的造型,庄重而典雅,面部是极具汉时期代表性的妆容“长眉红妆”:这个妆容的特点就是大面积运用朱红色铺满眼下及脸颊,喜庆隆重又提气色,非常有氛围感。“锦绣”舞段以深度还原时期的文化审美,展开了一幅多姿多色的民族画卷,秀美汉韵红装,重现盛世欢颜。
图为舞剧《五星出东方》剧照。 北京演艺集团供图古典乐器演绎大国气质
“锦绣”这段舞蹈音乐优美而空灵,同时又带有压倒式的气魄感,有观众直言“鸡皮疙瘩起来了”。据介绍,音乐创作中,呈现这段舞蹈的核心语汇是“仪态”。舞段开始是从织布机发出“嘎吱嘎吱”的声音展开,之后古琴悠扬的声音响起,其余乐器慢慢融入,整体逐渐进入到一个恢弘磅礴的状态中。
据了解,这段舞的乐器中用到了古琴、箜篌、琵琶、萧等中国古典乐器,在作曲中都是单独呈现,也给舞蹈展示留下了更多空间并与音乐产生联动,给观众带来感官上的共情,悠扬乐声中联想到大汉风姿的仪态万千。
“锦绣”之美,美在展现大国气质,美在考究精致的细节,美在民族古典的乐声悠扬。据了解,除了展现大汉气魄的“锦绣”舞,舞剧《五星出东方》中还有曾登陆过《国家宝藏·展演季》和河南卫视《舞千年》等节目、充满西域风情的婀娜“灯舞”等,风格截然不同的舞段在同一部舞剧中集中展示,带来不同的观剧体验。
舞剧《五星出东方》由中共北京市委宣传部、中共新疆维吾尔自治区党委宣传部出品,北京演艺集团联合北京市援疆和田指挥部、和田地委宣传部共同制作,北京歌剧舞剧院、新疆新玉歌舞团演出。目前,该剧的50场全国巡演正在进行,后续将在济南、佛山、泉州、深圳等地进行演出。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |