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1 新研究强调保护深海珊瑚礁迫在眉睫 2023-01-04

当世界各国领导人、政府谈判代表、科学家和环保人士齐聚联合国生物多样性大会(COP15),就停止破坏并和扭转自然生态达成一致时,一个由海洋科学家和环保人士组成的国际团队慷慨激昂地呼吁紧急保护深海珊瑚礁。 牛津大学的研究人员在一项研究中发现,尽管面临着多种威胁,但很少有深海珊瑚礁得到任何形式的保护。随着联合国生物多样性大会正在如火如荼的进行,研究人员呼吁政策制定者制定具体的行动和目标来保护这些生物多样性热点地区。 他们的呼吁是基于最近发表在《Conservation Letters》期刊上的一项新研究,该研究由牛津大学(University of Oxford)、内顿(Nekton)(一家非盈利研究机构)和西印度洋大学的科学家共同引领。这项研究首次证实,尽管受到过度捕捞、污染、气候变化以及未来海底采矿等多种压力因素的威胁,深海珊瑚礁栖息地,特别是西印度洋的珊瑚礁,在很大程度上并没有受到良好的保护。 深海珊瑚礁(生长在海平面30米以下)为气候变化适应性、海洋健康和粮食安全提供了基本的生态系统服务,同时也是浅水受威胁生物的避难所,包括具有重要商业价值的物种。尽管如此,深海珊瑚礁几乎没有受到保护,尽管它们的地理分布比浅层珊瑚礁系统更大。此外,浅水鱼类资源的退化加上现代深海捕鱼技术,正导致沿海居民越来越多地利用深海珊瑚礁来保障粮食安全。 该研究的主要作者、牛津大学生物系Paris Stefanoudis博士强调,深海珊瑚礁对健康的海洋生态系统至关重要,它们面临着过度捕捞、污染和气候变化的威胁。 西印度洋占全球海洋面积的8%以上,是地球上认识最少、保护力度最轻、受威胁最最严重的海洋区域之一。西印度洋的浅珊瑚礁和深珊瑚礁是研究海洋生物多样性的热点地区,该地区有大量地球上其他地方找不到的物种。它们对该地区生活在海岸线100公里范围内的1亿人至关重要,其中300多万人直接依赖手工捕鱼。预计未来30年,以海洋为生的人口将翻一番,对海洋维持生命和生计的生物能力造成了更大压力。为了确保西印度洋的繁荣和弹性,深海珊瑚礁不再被科学家和政策制定者忽视是至关重要的,在保护和管理战略中必须特别考虑到它们。(刘思青编辑) 查看详细>>

来源:英国牛津大学 点击量:3

2 研究揭示珊瑚化合物对珊瑚礁健康的影响 2023-01-04

近期,美国伍兹霍尔海洋研究所(Woods Hole Oceanographic Institution,WHOI)的科研人员在《ISME Communications》上发表了一项研究,该研究通过关注丰富的石珊瑚、软珊瑚和入侵藻类释放的渗出物,证明了底栖渗出物在低营养化珊瑚礁上构建微生物群落的重要性。 该研究发现珊瑚通过新陈代谢产生的有机化合物(被称为代谢物或分泌物)因珊瑚种类而异,而且这些化合物对珊瑚礁微生物的丰度和组成有不同的影响。底栖珊瑚礁生物释放的代谢产物的差异在加勒比地区尤其显著,在那里,珊瑚的主导物种正在从坚硬的石珊瑚转变为软珊瑚,以应对人类活动造成的压力,如富营养化、过度捕捞和全球气候变化。 在这项研究中,研究人员在实验室中收集了六种加勒比海底生物的分泌物,使用生物来自维尔京群岛国家公园,包括石珊瑚、软珊瑚和名为Ramicrusta textilis的入侵性结壳藻类。研究人员惊奇地发现,R.textilis会释放大量的咖啡因。至于为什么R.textilis会产生咖啡因,其机理是不清楚的;但该研究指出,虽然科学家们尚未对海洋生物产生咖啡因进行广泛研究,但它是陆地植物产生的一种常见代谢物,通常用于阻止食草动物和致病微生物的侵害。 研究的合著者Elizabeth Kujawinski指出,这项研究在识别化学信号方面迈出了重要一步,可以帮助科学家评估珊瑚礁的健康状况。类似于人类健康诊断,珊瑚礁生态系统中的化学信号与珊瑚礁内共生关系的功能有关。这项研究也表明,一个多样化的底栖生物群落可能维持一个更多样化的微生物群落。 美国国家科学基金会(National Science Foundation,NSF)海洋科学部的项目主任Elizabeth Canuel提到,所有生物在消化、繁殖和清除废物等正常功能中都会产生代谢物。这项研究为珊瑚礁生物产生的未知化学物质的组成提供了新的见解,这可以为珊瑚礁生态系统的健康和功能提供有价值的信息。(刁何煜编译) 查看详细>>

来源:美国国家科学基金会 点击量:2

3 帕劳岩石群岛港口的耐热珊瑚 2023-01-04

海洋变暖正在推动海洋热浪的频率和严重程度增加,对珊瑚礁造成了无法估量的损害。热带珊瑚与微小的单细胞藻类共生,对高温敏感,当海洋过热时,它们会表现出一种称为白化的应激反应。在过去的40年里,海洋热浪造成了大范围的白化,导致了数百万只珊瑚的死亡。正因为如此,全球正在寻找能够承受热应力的珊瑚礁,全球正在寻找能够承受高温压力、在未来变暖中生存下来,并作为耐热珊瑚幼虫的来源,以自然或通过恢复来补充受影响地区的珊瑚礁。 现在,研究帕劳(一个位于西热带太平洋的群岛)珊瑚礁的科学家们已经确定了一个普通珊瑚物种的遗传亚群,这种珊瑚物种对与海洋热浪相关的极端高温表现出非凡的耐受性。此外,科学家们发现有证据表明,这些珊瑚的幼虫正在从帕劳泻湖深处的产地前往外礁,在那里它们生存和生长,并保持它们的耐热性。了解促进这些珊瑚耐热性的潜在机制,以及其幼虫的繁殖能力,将对加强21世纪海洋中的珊瑚礁保护和恢复工作有很大帮助。 在帕劳的主要泻湖中,一个非常古老的化石珊瑚礁网络已经隆起,形成了一系列被称为罗克群岛的山脉。这些地层减缓了它们内部和周围的水流,创造了局部环境,其中水温始终高于帕劳珊瑚礁的其他地区。科学家对包括岩石群岛在内的帕劳关键珊瑚物种Porites lobata(叶珊瑚)进行了采样。他们进行了骨架活检,并检查了核心的应力带,这是白化的明显迹象,是珊瑚对高温的一种应力反应。他们发现,在1998年的强烈热浪中,来自岩石群岛的珊瑚比来自珊瑚礁其他地区的珊瑚白化得更少,这表明热耐受性增强。 科学家随后调查了珊瑚的遗传学特性,并在同一物种中发现了四个不同的谱系。在较温暖的罗克群岛,某些谱系(“LB”和“RD”谱系)更为常见。科学家们能够将每种珊瑚的遗传学与其自身的白化历史相匹配,并发现在1998年期间,来自“LB”和“RD”品系的个体白化的数量较少,这表明热耐受性增强。值得注意的是,科学家们发现LB谱系并不局限于帕劳罗克群岛。他们发现一些LB也生活在较冷的外礁上。对这些地区白化历史的检查再次揭示了较少的应力带,表明它们保持了其与罗克群岛近亲种群的热耐受性特征。 这表明罗克群岛为邻近地区提供了自然耐受的幼虫,寻找和保护这些耐热珊瑚的来源是21世纪气候变化下珊瑚礁生存的关键。随着全球海洋继续变暖,来自极端栖息地的珊瑚将处于竞争优势,并可能使原本脆弱的珊瑚礁得以生存。确定和保护在未来气候条件下能够茁壮成长的环境耐受珊瑚的自然繁殖地,对于未来几十年全球珊瑚礁生态系统的持久性至关重要。 该研究将珊瑚遗传学与骨骼中保存的白化历史记录相结合,以阐明来自耐高温极端栖息地的珊瑚如何散布在珊瑚礁景观中。这种综合视角对于改善变暖海洋中珊瑚群落的预测至关重要。这项工作是超级珊瑚礁计划的科学基础,帕劳的研究表明,超级珊瑚礁是存在的,并且还提供了可用于支持其保护的可操作科学知识。不仅仅是在帕劳,还有其他珊瑚礁,那里的珊瑚群落并没有像科学家根据热应力水平预测的那样严重白化。当我们找到耐高温或抗白化的珊瑚群落,并保护它们免受其他可能杀死它们的压力(如炸药、过度捕捞或沿海开发),它们将产生数以百万计的幼虫,这些幼虫将像我们在帕劳看到的那样,在原产地以外的地方随波逐流,它们将重新填充那些被热浪破坏的珊瑚礁。(於维樱编译) 查看详细>>

来源:美国伍兹霍尔研究所 点击量:0

4 珊瑚应对气候变暖的驯化适应机制研究获得新进展 2022-12-21

近日,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团队联合南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)、香港科技大学和阿卜杜拉国王科技大学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,相关研究成果以“Rapid shifts in thermal reaction norms and tolerance of brooded coral larvae following parental thermal acclimation”为题,于12月18日在线发表于生态学领域权威期刊Molecular Ecology(《分子生态学》)。 气候变化引发的海水异常高温是全球造礁石珊瑚和珊瑚礁生态系统面临的首要威胁,因此有关石珊瑚对高温的适应潜力是全球珊瑚礁研究领域的前沿热点。目前学界普遍认为石珊瑚的遗传适应速度不能跟上气候变化的速度,但逐步有研究发现珊瑚经高温驯化后其热耐受能力明显提高,这一表型可塑性也是帮助珊瑚应对气候变化的重要机制。然而,尚不清楚珊瑚亲本高温驯化是否可以改变其子代的表型和热耐受能力。 研究团队以孵幼型的鹿角杯形珊瑚为模式研究了亲本高温驯化对子代幼虫热耐受能力的影响,结果发现珊瑚亲本经过近一个月的高温驯化(32℃)后其虫黄藻密度和光合自养能力均显著降低,其幼虫排放节律则明显提前,单位体积排放幼虫数目也明显升高;尽管两组幼虫的大小基本一致,驯化亲本所排放的子代幼虫所含的虫黄藻密度更低。 两组幼虫代谢速率的热性能曲线显示和对照组相比,驯化后幼虫的热性能曲线明显偏离,其最适温度和最大临界温度显著升高了近1-1.6℃。幼虫的温度交叉移植实验同样发现亲本的高温驯化显著缓解了高温对幼虫存活、虫黄藻密度、光化学效率、光合作用的负面效应,说明亲本驯化增强了子代幼虫的热耐受。值得注意的是,驯化组幼虫的光增强呼吸速率总低于对照组幼虫,说明幼虫分解代谢过程的下调以降低幼虫浮游期营养物质的消耗。  团队进一步利用转录组研究了交叉移植实验后幼虫在基因表达上的响应和变化,结果发现驯化亲本所产生的幼虫在高温条件下其宿主细胞应激反应发生显著上调,同时细胞周期和有丝分裂相关的基因也上调,说明此时细胞应激反应可以有效地重建细胞稳态从而支持和加快细胞分裂;同时,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也发生显著上调。在共生虫黄藻中,经过驯化后光捕获蛋白基因发生下调,而参与光保护和卡尔文循环过程的基因表达则发生上调,说明虫黄藻光捕获、光保护和碳固定之间的协作以支持其高温下的光合活性和产量;驯化后虫黄藻的分解代谢过程发生下调,而参与脂类合成的多个关键基因则上调,说明虫黄藻营养物质的净累计会升高,可以为宿主提供更多的营养物质,这和宿主营养转运蛋白的上调相吻合,说明维持宿主和虫黄藻之间营养物质的传递交流可能是共生体热耐受和适应高温的关键过程。 综上,本研究证实珊瑚亲本高温驯化会快速改变其子代的表型和热耐受,暗示着珊瑚的驯化适应具有连续性进而影响进化过程。然而,驯化后幼虫出现代谢抑制,尽管这有利于高温耐受,但却不利于幼虫附着及附着后的生长发育和成熟,因此作者强调呼吁:解决气候变化的根源问题即降低碳排放才能更好地保护珊瑚和珊瑚礁。 南海海洋研究所助理研究员江雷和刘骋跃为论文共同第一作者,黄晖研究员、钱培元教授和Manuel Aranda教授为该论文共同通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金的资助。 相关论文信息:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/mec.16826 查看详细>>

来源:中科院南海海洋研究所 点击量:7

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