珊瑚与虫黄藻这对亲密伴侣,或被全球变暖“离间” _光明网

点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:珊瑚与虫黄藻这对亲密伴侣,或被全球变暖“离间”
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

珊瑚与虫黄藻这对亲密伴侣,或被全球变暖“离间”

来源:科技日报2021-08-26 10:37

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  珊瑚礁生态系统是海洋中生物多样性最丰富、生产力最高的生态系统之一,被誉为“海洋中的热带雨林”。作为珊瑚礁的“框架生物”,造礁石珊瑚与虫黄藻互利共生,珊瑚宿主为细胞内的虫黄藻提供庇护以及氮、磷和二氧化碳等无机营养物,作为回报,虫黄藻进行光合作用,并将大部分产物“分享”给珊瑚宿主,以此满足珊瑚的能量需求并促进珊瑚的钙化生长。健康的造礁石珊瑚体内的虫黄藻数量一般每平方厘米可达数百万个。

  然而它们的关系正面临来自全球气候变化的严重威胁,其中最受关注的就是海水升温和酸化。海水异常升温会导致珊瑚与虫黄藻共生关系的崩溃,进而造成珊瑚白化和死亡,而酸化会降低珊瑚钙化速率,同样也会影响造礁石珊瑚的正常生长发育,进而影响共生关系的稳定性。

  虫黄藻不仅有一种

  很长一段时间内,人们普遍认为虫黄藻只有一种,直至20世纪70年代中期,基于行为、生理和显微结构的研究表明有多种共生虫黄藻的存在。现有研究证实虫黄藻具有丰富的遗传多样性,基于核糖体DNA序列可将共生藻划分为9个系群(A-I),现已将各个系群划分到属级阶元,各系群又依据转录间隔区ITS2序列划分出更多亚型。不同类型的虫黄藻具有明显的生理特性差异,进而影响共生体系的生理表现,包括光合生理及对高温和酸化的耐受能力等。其中D型虫黄藻的热耐受能力最好,和D型虫黄藻共生的造礁石珊瑚往往对高温具有良好的抗性且多生活在浑浊、高温等极端环境中。

  在成体阶段,珊瑚体内有多种类型虫黄藻,但通常仅有一种主导类型,同时这一共生关系也具有一定的可塑性以帮助珊瑚适应环境变化。例如,在经历高温胁迫后珊瑚可通过重组体内已有虫黄藻的相对丰度或从外界获取更为适应的类型,使主导虫黄藻由C系群转变为D系群以适应高温。在所有的造礁石珊瑚中,大多数珊瑚为排卵型珊瑚,其所产的雌雄配子中均不含虫黄藻,配子体外受精后发育成非共生态的浮浪幼虫,浮浪幼虫附着变态为幼体后逐步生长发育直至完成整个生活史。早期共生建立可以发生在幼虫阶段或附着变态后的幼体阶段,但真正意义上的共生仅发生在幼体阶段,幼体利用触手和口端的纤毛捕获水体中的共生藻并转运至体腔,由内胚层细胞识别、吞噬形成稳定的共生,随后虫黄藻不断增殖并集中在口盘和触手位置。

  和成体珊瑚相比,珊瑚早期阶段与虫黄藻之间的共生关系更加灵活且是动态的。例如,鹿角珊瑚幼体于野外环境一个月后可以和多种虫黄藻建立共生关系,而且多种类型并未在成体中出现,随着生长发育幼体所含的优势虫黄藻类型也多发生改变。

  珊瑚礁环境海水中自由态虫黄藻的多样性很高,珊瑚幼体最初对共生藻的获取很可能是随机的。然而,特定类型的虫黄藻可以塑造珊瑚共生体系的早期生长发育和对环境胁迫的响应和适应。例如,与C型虫黄藻共生的鹿角珊瑚幼体生长发育速度明显快于与D型共生的幼体,而与D型虫黄藻共生的幼体对高温耐受能力则强于与C型共生的幼体。

  共生建立是珊瑚早期生命阶段的里程碑事件,自此虫黄藻开始进行光合作用并为珊瑚宿主提供额外的营养和能量供给,这对幼体生存和环境适应性尤为关键。珊瑚早期阶段有潜力根据发育过程中生理需求和环境变化筛选合适的虫黄藻类型以达到最优状态。

  不同珊瑚对胁迫敏感程度不同

  在气候变化尤其是海水升温和酸化的威胁下,珊瑚早期共生建立会受到怎样的影响?在这一过程中珊瑚幼体是否可以通过选择某些特定的虫黄藻来调节共生体的生理状态以应对和适应升温和酸化?不同种类珊瑚的适应潜力和策略又有何异同?

  带着上述问题,中国科学院南海海洋研究所黄晖研究团队以印度—太平洋海区的两种广布型造礁石珊瑚——中间鹿角珊瑚和精巧扁脑珊瑚为对象进行研究,前者为敏感的分枝状珊瑚,后者为耐受的团块状珊瑚。研究人员收集了两种珊瑚的受精卵并培育至幼体阶段,随后将其养殖于一个流水式实验养殖系统,通过控制海水温度和pH值研究了升温和酸化影响下两种珊瑚幼体早期共生建立过程和生长发育。

  研究发现升温会延迟两种珊瑚早期共生建立的过程,而酸化则几乎没有影响,但是不同珊瑚种类对胁迫的敏感程度不同。升温完全抑制了中间鹿角珊瑚早期共生的成功建立,同时对幼体的无性出芽生殖产生了明显的抑制,这就说明早期共生建立对支撑幼体生长发育具有重要的作用;对于精巧扁脑珊瑚而言,升温仅使成功建立共生的珊瑚幼体比例降低了50%。

  此外,升温会影响中间鹿角珊瑚幼体对虫黄藻的选择偏好,正常温度条件下,鹿角珊瑚幼体主要与虫黄藻C系群建立共生,高温条件下幼体更偏好选择耐热的虫黄藻D系群;相比较而言,精巧扁脑珊瑚幼体则是在酸化条件下更偏好和虫黄藻D系群建立共生。

  此外,研究发现高温条件下,中间鹿角珊瑚幼体的虫黄藻中参与核糖体合成、光合作用和基础代谢过程的基因表达出现下调,说明虫黄藻此时虽然可以进入中间鹿角珊瑚体内,但是其光合作用和代谢受到抑制,无法大量增殖以建立稳定的互利共生关系。江 雷

  (据微信公众号“中科院之声”)

[ 责编:张梦凡 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 农村如何开启绿色用能新模式?

  • 小学生的“农耕课”

独家策划

推荐阅读
中国电影科技正在由“跟跑者”上升为“并行者”,并向世界电影科技“领跑者”行列迈进。
2021-09-24 22:07
文博会期间,光明网、环球数码与科普中国联合推出的建党百年特别栏目——《顺溜讲党史》数字虚拟人科普节目亮相。
2021-09-24 18:35
“联合国《生物多样性公约》缔约方大会第十五次会议(COP15)是联合国最重要的一次会议,也是我国今年承办的最重要的一次国际会议。
2021-09-24 13:12
9月22日,中国石化、中远海运、中国东航在上海联合举办我国首船全生命周期碳中和石油认证仪式,上海环境能源交易所向三家企业颁发我国首张碳中和石油认证书。
2021-09-24 13:10
《生物多样性公约》缔约方大会第十五次会议(COP15)第一阶段会议即将在昆明召开。崔书红介绍,“2020年后全球生物多样性框架”。
2021-09-24 13:09
近日,“海铃计划”探路者项目团队完成各项预定海试任务并安全抵沪。
2021-09-24 13:07
近日,由西北工业大学牵头的“自主变形仿生柔体潜水器研制”项目,通过了科技部国家重点研发计划“深海关键技术与装备”重点专项综合绩效评价验收。
2021-09-24 13:06
随着学术界对骨替代材料研究的不断深入,多种骨替代材料相继研发问世。
2021-09-24 13:04
通过抬高腹部,昆虫随时准备在受到骚扰时释放防御性挥发物。“声化使我们能够通过听到防御性分泌物的生物活性得到新认识,并通过测量声音强度量化这种认识。
2021-09-24 13:02
长期以来,科研人员一直在努力改进光合作用这一生命过程,希望提高二氧化碳和光能的利用效率,最终提升淀粉的生产效率。
2021-09-24 12:33
需求从产生到落地并非易事,云鲸、大疆等企业能够高效率地推出迎合需求的产品,离不开完备的产业供应链。
2021-09-24 12:31
中国通信标准化协会副理事长兼秘书长闻库表示,对于发展6G,既需要前瞻布局6G技术预研,同时也要扎实做好5G商用及5G-A演进,为6G发展打好基础。
2021-09-24 11:36
英国《自然》杂志近日发表一项工程学突破,包括美国西北大学科学家在内的研究团队研发了一种飞行装置,其受到风力传播的植物种子启发,未来可应用于环境监测或通信。
2021-09-24 10:33
最新研究负责人、来自伊利诺伊州大学的陆毅(音译)说:“对新冠病毒开展研究已经证明,病毒RNA水平与病毒的传染性关系最小。
2021-09-24 10:32
工信部装备工业发展中心发布的《中国汽车产业发展年报2021》显示,2020年,我国汽车专利公开量为29.5万件,新能源汽车、智能网联汽车专利占比达43%。
2021-09-24 10:32
在经济学中有一个理论叫“资源魔咒”,又被称作“富足的矛盾”。经济学家将其归结为,对某种相对丰富资源的过分依赖。
2021-09-24 10:29
由智源研究院承办的2021中关村论坛平行论坛之“人工智能与多学科协同论坛”,将邀请行业大咖共议人工智能技术和行业发展前沿和趋势。
2021-09-24 10:28
9月16日,在中国工商银行北京分行大栅栏支行,客户向记者展示兑换的纪念币和工行手机银行数字人民币钱包。9月16日上午,工商银行北京分行大栅栏支行刚刚开门,就迎来了不少前来兑换纪念币的客户。
2021-09-24 10:27
近日,中国科学院大连化学物理研究所研究员肖建平团队与电子科技大学教授夏川团队、中国科学技术大学教授曾杰团队合作,在二氧化碳转化研究中取得新进展。
2021-09-23 11:11
宇宙学家可能已经发现了第二种暗能量的迹象。科学家曾利用欧洲航天局普朗克任务数据,在假设宇宙学标准模型是正确的前提下,预测了宇宙膨胀速度。
2021-09-23 11:10
加载更多