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。

“绳彩飞扬”助力校园特色体育******

　　山东省济南市历下区历山学校：

　　“绳彩飞扬”助力校园特色体育

　　近日，在山东省济南市历下区历山学校操场上，学生们随着大绳和小绳的翻飞，机智地跳跃、跑动，笑意写在脸上、快乐洋溢心中。这是该校学生正在备战全国跳绳联赛训练的场景，而全校开展跳绳活动正在成为学校的一道风景，“人人会跳绳、天天有比赛、班班有队伍”局面已经形成。

　　从2018年9月开始，历山学校着力研发实施“绳彩飞扬”特色课程体系，在“以绳健体、以绳会友、以绳促德、以绳增智”的理念引领下，学校以学生体质健康为中心，以体育课堂为载体，以阳光大课间为补充，以“绳彩飞扬”为主题，充分发挥花样跳绳特色项目的育人作用，将校园特色体育文化建设与学校整体文化育人建设紧密结合起来，为学生健康打下了坚实基础。

　　“绳彩飞扬”课程推动学校特色体育文化发展

　　近年来，历山学校结合本校实际情况，遵循学生年龄阶段的发展规律，加强对跳绳运动传统文化的传承，引导学生逐步了解跳绳文化，不断丰富跳绳课程内容，同时，将跳绳与音乐等学科相结合，借助音乐的旋律，提升学生对韵律的欣赏和对节奏的把握；立足实践探索编制花样跳绳绳操“绳彩飞扬”课程教材，在学校大课间推广，激发学生跳绳的兴趣，为校园特色文化打好基础。

　　除了提升学生们的技能，学校还注重跳绳知识和礼节等相关体育文化的教育，将花样跳绳技能教学渗透到体育教育中，由“戏”过渡到“育”的阶段，其内容和形式不断发展变化。同时，学校注重跳绳组合形式等方面的探索与研究，使花样跳绳运动朝着多样性、娱乐性、观赏性的方向发展。经过大量的“练”和“赛”，不仅学生之间的默契配合度得到提升，团队合作意识与能力也得到增强。

　　学校还充分发挥第二课堂的作用，利用花样跳绳社团弥补学生“练”“赛”的不足。为提高学生兴趣，学校专门成立了“跳绳社团教师指导小组”，以帮助各学习小组的教师学好每一个动作。同时，学校还加大对课程理论的学习研究，参与编写《山东师大基础教育集团跳绳教程》《花样跳绳》校本教程教材，申报课题“跳绳运动对提升小学生体质健康的实践研究”等。

　　多种方式推动“以赛促练，以练促学”

　　学校充分考虑跳绳场地较小的特点，利用“天天跳绳”软件，组织全校线上跳绳比赛，组织学生参加山东省第一届线上中小学生跳绳比赛，为学校线上体育教学发展提供了更多借鉴和经验，让“以赛促练”成为学校体育发展的主要路径。

　　结合学校体育教学实际，学校着力推进“以赛促练，以练促学”活动。第一学期低年级以“一分钟并脚跳”为主，高年级以“8字绕”为主；第二学期学校组织体育节、跳绳吉尼斯活动。同时，借助山东师大基础教育集团办学优势，2021年，学校承办了“童心向党，绳彩飞扬”山东师大基础教育集团跳绳比赛，让整个校园因花样跳绳焕发出新的活力与生机。

　　“绳彩飞扬”助力学生全面成长

　　通过特色体育文化引领，学校的体育工作实现了质的提升。

　　2021年学生体质健康综合评价达标率为96.34%，其中一分钟跳绳达标率高达99.61%。从2018年开始至今，历山学校花样跳绳队在全国跳绳联赛、全省全民健身运动会、全省中小学生线上跳绳比赛、济南市中小学生跳绳比赛上屡次取得优异成绩：18次获得全国跳绳联赛第一名，连续4年获得山东省特等奖，学校“绳彩飞扬”活动获得历下区“阳光大课间”活动评比第一名，学校被评为“山东省校园跳绳推广学校”。

　　（作者：辛吉荣 王欣欣，单位系山东省济南市历下区历山学校）

　　《中国教育报》2023年01月10日第9版