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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·深问丨庞军：中国减碳路如何跨越“气候变化陷阱”？******
中新社北京10月11日电 题：中国减碳路如何跨越“气候变化陷阱”？
——专访中国人民大学环境学院院长、国家发展与战略研究院研究员庞军
作者 徐雪莹
气候变化是否为西方限制发展中国家的陷阱？在目前的技术水平下，碳减排确实会以牺牲一定的经济增长为代价。近年来，美国更以“苛刻财政和经济负担”为由，曾退出《巴黎协定》。
中国作为世界上最大的发展中国家，其“双碳”进程何以同经济发展“双轨并行”？又如何以更短时间实现全球最大碳排放强度降幅？
“这些年，中国在提升能源使用效率、大力发展新能源及可再生能源等方面取得了很多成就。”中国人民大学环境学院院长、国家发展与战略研究院研究员庞军日前接受中新社“东西问”独家专访时指出，经济结构变化会影响能源需求总量和能源结构，推行低碳理念同样能带来更多商机。中国通过双碳“1+N”政策体系、减污降碳协同增效、建立健全碳定价等市场机制作用、大力发展新能源及可再生能源技术、加大碳捕获碳吸收技术开发利用等综合举措，有决心和意志如期完成“双碳”目标，贡献国际环保事业。
现将访谈实录摘要如下：
中新社记者：中国如何以更短时间实现全球最大碳排放强度降幅？其降碳举措和西方相比有何不同？
庞军：从碳达峰到碳中和，美国从2007年到目标2050年间隔43年，欧盟为71年，中国承诺实现的时间只有30年。
在碳减排上，中国如今面临的一些困难，是西方当年所没有的。西方提出减碳计划时，基本已走到工业化后期阶段，产业结构转型较为彻底，很多高污染、高耗能、高碳排放行业都转移到了发展中国家。中国由于人口、产业、技术等因素，加上国际产业分工的一些阻力，难以通过产业转移来减碳。同时，中国能源结构以煤炭主导的化石能源为主，碳减排任务更艰巨。
虽然只有30年时间，但中国有决心和意志如期实现“双碳”目标，具体行动包括以下几点：
首先，立足能源结构以煤为主的基本国情，大力提升能源使用效率，降低单位GDP碳排放量，同时大力发展新能源、可再生能源。目前，中国可再生能源发展已跻身世界前列，水电、风电和光伏发电装机规模居全球前列、新能源汽车市场迅速崛起，都利于减碳。
宁夏银川市贺兰县“渔光互补”发电项目。(无人机照片)袁宏彦 摄其次，在顶层设计上，中国提出双碳“1+N”政策体系，明确了具体的时间表、路线图。对能源、工业、城乡建设、交通运输等不同行业，针对重点领域出台碳达峰实施方案，梯次有序开展碳达峰行动。
再次，同西方相比，中国采取减污降碳协同增效的办法。即在降低二氧化碳等温室气体排放的同时，推进大气污染防治，加大氮氧化物、挥发性有机物(VOCs)、二氧化硫等传统污染物的协同减排力度。
最后，中国建立了全球最大的碳市场，相比于西方国家碳市场的体量更庞大。未来可以利用全国统一碳市场，纳入不同行业，通过核证自愿减排量(CCER)交易、碳税、可再生能源配额、可再生能源交易制度、绿色电力证书交易制度等措施，形成针对高耗能行业的有效减碳手段。
线路工人在安徽省淮北袁庄境内进行晋北-南京工程±800千伏特高压直流输电线路施工作业。该工程是国家大气污染防治行动计划12条重点输电通道之一。王文 摄中新社记者：乌克兰危机等国际局势下，全球能源价格飙升，欧洲国家持续面临“油气荒”。这会否延缓各国迈向“双碳”的步伐？对中国能源结构转型有何影响？
庞军：从短期来看，欧盟大量依赖俄罗斯天然气资源，乌克兰危机确实在一定程度上冲击了欧盟的低碳转型战略。
欧洲难以获取俄罗斯天然气，又即将面临冬季采暖压力。此时能源安全显然更优先于低碳与能源转型。为解决冬季采暖等能源需求问题，德国、意大利等国可能会重启燃煤发电，或延缓燃煤电站关闭时间。这甚至可能影响到欧盟在2030年底温室气体排放量较1990年减少55%的目标。
从长期来看，各国最终还是会向低碳方向迈进。若乌克兰危机持续，欧洲可能会重新考虑其能源转型路径。一会设法降低对俄罗斯的能源依赖，加大能源供应多样性。二会加大可再生能源的开发力度，如加快开发太阳能、氢能等能源。
对于中国能源转型，乌克兰危机的直接影响没那么明显。中国能源结构以煤电为主，区别于俄罗斯供应的天然气。从某种意义上来说，俄罗斯反而有更多的清洁天然气可以供给中国，有利于中国增加清洁能源。但乌克兰危机对欧洲能源的影响也给中国能源转型带来启示，过度依赖国外能源资源，会令本国能源安全存在隐患。
2022年10月，天津LNG接收站二期项目有序进行中，确保5#、6#储罐供暖季前投用。中新社发 王军 摄中新社记者：中国能源结构偏煤，产业结构偏重，减污降碳仍存在诸多困难和挑战。“双碳”行动中会采取哪些措施保证能源安全、产业链供应链安全？中国能源转型道路何以同经济发展相协调？
庞军：以煤为主的能源结构，在中国短时间内难以改变。要保证能源安全，必须充分认识到煤炭在中国能源中的主体地位，保证煤炭持续稳定供应。同时，把煤炭的清洁高效利用作为重要抓手。一方面，对煤炭企业采取适当措施，在清洁能源利用技术上给予适当支持，促进其技术升级。另一方面，重视能源供应多元化，加大对清洁能源的开发。
产业链供应链安全亦然。“双碳”工作不可能毕其功于一役，不能因为追求“双碳”目标，就对碳排放高的重要行业“一刀切”，而要挖掘、提升企业能源利用效率的潜力。
当下，中国经济进入高质量发展阶段，要求建立健全绿色低碳循环发展的经济体系。能源转型同经济发展相协调，须降低化石能源使用比例，促进能源多元化，加大对氢能等可再生能源的利用。这些都有赖于技术支撑。因此，还需不断开发新能源、节能增效等技术，通过技术挖掘转型潜力，最终实现经济发展所需要的能源能得到持续供应。
安徽省阜阳市颍泉区伍明镇境内的茨河(黑河)水系与设立的风力发电装备相映衬。王彪 摄同时，经济发展也是能源需求重要的驱动因素。能源需求通常会伴随经济发展不断增长，但经济结构变化也会影响能源需求总量和能源结构。发展高新技术、金融服务等高附加值产业，对传统产业进行升级改造，有助于加速能源转型进程。
中新社记者：中国幅员辽阔，不同地区在资源禀赋、产业分工、经济发展、碳排放水平等方面差异明显。中国各区域的产业结构调整方向有何不同？全国碳市场的设计如何考虑省际碳公平问题？
庞军：中国西部地区能源资源丰富，特别是新能源、可再生能源等，但经济发展水平较低；中部地区劳动密集型产业较突出，重工业、化工业占比较高，经济发展水平相对发达；东部地区经济发展水平较高，往往依靠外部供应能源。
中国各区域的产业结构调整，要充分发挥其资源禀赋和比较优势，才能在全国整体的经济发展格局下，使各区域产业结构趋向合理，形成区域间协同分工。
东部地区要进一步加强传统产业改造和技术创新，发展外向型经济，如高附加值的高新技术产业、数字产业，提升国际竞争力。中部地区重化工业比例相对更高，要加快推进产业转型升级，引导高消耗、高排放、低附加值产业向低消耗、低排放、高附加值产业升级，推进第三产业发展。西部地区未来可作为中国新能源产业重要基地，为其他地区提供优质的清洁能源。
其中有一点尤为重要，即防止污染产业的跨区域转移。不能说东部地区要发展，就将污染产业转移至西部；西部地区为提升GDP，就把高污染高耗能的产业承接过来。
全国碳市场设计也应考虑到省际贸易问题。省际贸易中，能源产业较密集或重化工业所占比例较高的省份，往往会为外省承接一部分碳排放；经济发达且产业结构中以高附加值产业为主的省份，则会将部分碳排放转移到外省。
因此，为解决省际碳公平问题，首先要充分考虑碳排放的空间分布特性，科学界定各省碳减排责任。对于高耗能省份，全国碳市场的配额发放要有所倾斜。配额过于宽松，起不到约束作用；过紧又会给这些省份的产业带来很大影响。因此，碳配额应当适度，并给予调整空间，让各省份有时间逐步调整能源结构。
其次，从长远来看，真正的功夫应下到碳市场之外，即通过资金、技术、人才等支持，帮助高耗能省份尽快升级改造产业结构、能源结构。例如，通过适度的碳配额拍卖筹措碳减排资金，用以支持传统省份进行节能改造与产业技术升级，缓解因省际分配效应而加剧的地区不公平。
中新社记者：作为一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，世界减碳历程有否可参考的经验？中国这场“双碳”变革又能为国际环保事业带来什么？
庞军：发达国家在减碳历程中，通过立法引领、财税刺激、科研指导等手段，促进企业减排降污，限制了高污染、高能耗行业的发展。同时，向民众推广低碳文化、低碳理念，在全社会形成崇尚低碳、清洁能源的良好风气。其为全球减碳做出的各项有效举措值得借鉴。
中国“双碳”变革必将为国际环保事业作出贡献。
一则，中国作为目前全球第一大温室气体排放国，在实现“碳中和”的进程中，对全球减排的贡献毋庸置疑。中国大力推进生态文明建设，推进新能源发展，进行低碳变革，为世界环保事业作出了突出贡献。
二则，让世界看到中国践行“双碳”理念。其他国家可以从中国的行动措施中获得经验借鉴。同时，形成示范效应与国际减碳风气，给部分消极国家带来压力，倒逼其推进减碳事业，最终促进全球减碳。
航拍塞罕坝千年秀林。(无人机照片)韩冰 摄最后，中国推行低碳还能带来更多商机。例如，大力发展可再生能源、开发新能源汽车等，均涉及数字化改造。这意味着部分企业在新领域的商机，也有助于加速国家新能源技术创新，甚至带动全球新能源技术的发展，为经济与生态带来双重增益。(完)
受访者简介：
庞军，中国人民大学环境学院院长，教授，博士生导师。主要研究领域为资源与环境经济学、能源与气候变化经济学。现为中国高等教育学会生态文明教育研究分会学术委员会成员、中国人民大学国家发展与战略研究院研究员、中国人民大学生态文明研究院研究员。
（文图：赵筱尘 巫邓炎） [责编：天天中] 阅读剩余全文（）  视觉焦点
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