《科学家成功研发出“耐热”珊瑚来适应气候变化》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: liguiju
  • 发布时间:2020-06-01
  • 耐热性增强的珊瑚有可能抵抗海洋热浪对珊瑚礁白化的影响。目前,气候变化引起的海洋热浪现象越来越普遍。澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)合成生物学未来科学平台科学带头人Patrick Buerger博士提到,全世界珊瑚礁都在减少。气候变化缩减了珊瑚的覆盖范围,随着水温上升,珊瑚白化的频率和严重程度都在增加,幸存的珊瑚面临着越来越大的压力。

    研究小组通过增强珊瑚体内微藻共生体的耐热性,使珊瑚对温度诱导的白化更有耐受性。微藻共生体是生活在珊瑚组织内的微小藻类细胞。Buerger博士认为,这种方法通过控制珊瑚的微藻来增强珊瑚的耐热性,这是珊瑚耐热性的关键因素。研究小组从珊瑚中分离出微藻,并在澳大利亚海洋科学研究所(AIMS)的共生实验室进行培养。使用一种叫做“定向进化”的技术,他们让培养的微藻在四年的时间里暴露在越来越高的温度下,有助于其适应和生存。一旦微藻被重新引入到珊瑚幼虫中,新建立的珊瑚—藻类共生关系比原来的更耐热。

    目前,在夏季的海洋热浪中,微藻暴露在与海洋温度相当的温度下,导致大堡礁珊瑚白化。墨尔本大学的研究人员发现,耐热微藻在光合作用和提高珊瑚动物的热反应方面表现更好。这些令人兴奋的发现表明,微藻和珊瑚之间是直接相互联系的。下一步研究计划是在一系列珊瑚品种中进一步测试成虫群落中的藻类。这一突破为提高珊瑚的耐热性提供了一种有前景的途径,是澳大利亚科学界的一大胜利。

    (刘思青 编译)

  • 原文来源:https://www.csiro.au/en/News/News-releases/2020/Scientists-successfully-develop-heat-resistant-coral-to-fight-bleaching
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    • 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)
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