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。
《中国奇谭》:神仙审美携奇境 入你我之梦******
《中国奇谭》:神仙审美携奇境 入你我之梦【中国动画新百年开启】
刚刚过去的2022年,恰是中国动画诞生100周年。
1922年,万氏兄弟在上海制作第一部动画广告片《舒振东华文打字机》,拉开中国动画百年发展序幕。1957年,上海美术电影制片厂(以下简称“上美影”)成立,首任厂长特伟提出了“探民族风格之路”的理念。在该理念的指引下,上美影打造了《小蝌蚪找妈妈》《大闹天宫》《九色鹿》《天书奇谭》《黑猫警长》等优秀作品,成为一代代观众童年时代珍贵的光影记忆。
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中国动画进入新百年,上美影送上第一份大礼。2023年元旦,上美影和B站联合出品的动画短片集《中国奇谭》上线,迅速引发观剧热潮,豆瓣开分高达9.5分。
《中国奇谭》系列由《小妖怪的夏天》《鹅鹅鹅》《林林》等8个短片组成。一个个根植于传统文化的故事,以雄奇想象缔造出“奇境入梦,我在其中”的氛围。
如果脱离“主角团”视角、换一个角度重看《西游记》故事,也许你会遇见敬业“打工人”小猪妖,它弱小、迷茫而又努力、温暖,它对外人称赞的齐天大圣心驰神往;如果你在水墨画般的意境中,悠悠沉浸于经典志怪小说《鹅笼书生》的情节,会发觉古人的哲思置于当下亦有令人深刻思考的价值。
网友评价,这是“刻进DNA的审美”“童年暑假回来了”。《中国奇谭》多位主创人员接受中青报·中青网记者专访时提到,他们尝试把都市寓言融入到传统神话,进行属于当下的故事新编。
刻进中国人DNA的审美
《中国奇谭》总导演陈廖宇说,神话可以是古代的,也可以是今天和未来的。“神话其实是人类对未知东西的想象或者对自己内心愿望的投射,甚至神话中的形象就是人或人性某一面的具象化表达”。
第一个“神话”故事,就打响了口碑。一只小猪妖,戳中了无数网友内心柔软的角落。
电视剧《西游记》和上美影的动画片《大闹天宫》,一直是B站网友“N刷”的经典。《小妖怪的夏天》从妖怪的角度重新想象了“西游记世界”:无人在意的小猪妖,遵从想吃唐僧肉的老板的吩咐,完成做弓箭、刷锅、收集柴火等难度系数很大的KPI。在此过程中,这只具有独立意志的小猪妖,打听到唐僧师徒4人是民间赞颂的英雄,它的梦想被点燃了。
《小妖怪的夏天》导演於水指出,很多人一提起《西游记》会想到师徒4人面对的大妖怪,但是底层的每个小妖怪也有自己的“人生”。观众会因此共情:其实我们每个人都是那个普通的小妖怪。
小猪妖就是现实生活中平凡“我们”的缩影:它想去外面的世界闯一闯,而妈妈最关心自己葫芦里有没有装满水,身体是否健康;面对“人生”选择题时踌躇无措,但依然为了心中的正义感,义无反顾地提醒唐僧师徒有埋伏。
影片结尾,小猪妖的善良得到了齐天大圣的肯定,还幸运得到偶像送的“周边”。网友评价:“悟空终是一颗佛心”“小时候以为自己会变成齐天大圣,其实是个连大王都接触不到的小妖怪。”
相较于小猪妖故事的“接地气”,由胡睿执导的第二集《鹅鹅鹅》则带有更浓郁的东方奇幻美学和志怪传统。《鹅鹅鹅》取材于南朝梁吴均的中国神话小说集《续齐谐记》中的《鹅笼书生》,蒲松龄就曾将该故事引用于诗句中:“世态渔洋已道尽,人间何事不鹅笼。”
《鹅鹅鹅》中,货郎在阴森诡异的鹅山偶遇瘸腿的狐狸公子,欲望破而复立,发现一切看似荒诞都不过是个“鹅笼”。
这个微言大义的故事,胡睿最早是十几年前留学德国时,从随身带的《太平广记》里读到的。“中国古代志怪小说居然有这么符合戏剧规律的创作!而且这故事非常高级,点出了人生的一种规律,但又不是简单地讽刺或进行道德评判,这是最高明的。”
胡睿创作时力求让故事面貌回归《鹅笼书生》“原生态”,改编之处则是将当代人的情感折射进故事里,并在塑造狐狸形象时致敬了《天书奇谭》中的“阿拐”。
《鹅鹅鹅》从古典志怪小说中继承的“引而不发”的朦胧情感,带给观众哲思与美学想象。纵然故事不直白,网友们却相当热情踊跃地表达自己的解读,胡睿说有的评论或“二创”绘画令他深受感动。
《中国奇谭》总监制朱贝宁笑言,其实很多人都是有意思的“矛盾体”,虽然身体过着现代化的生活,但精神上无法与上千年的传统文化“切割”开来,还是很怀旧。这种“文化基因”潜移默化的影响,同样会体现在动画导演的创作中,他们塑造出的角色形象,自然是“刻进中国人DNA的审美”,因而很容易被观众接受。
“神仙审美”的动画能住进心里
此次《中国奇谭》系列召集了11位导演创作8个故事,多少有点“神仙打架”的意味。每一位“下一个交作业”的导演接受记者采访时,都会不约而同地说一句“压力好大”。
《中国奇谭》总制片人李早说,该项目经历两年多时间,最早是上美影给导演们出了一道与志怪相关的“半命题”式作文题,题材和方向不限,核心表达出中国文化底蕴和“中式想象力”,“我们希望立足时代讲好中国故事,呈现中国美学。同时也希望在如今相对商业化的环境里,把上美影的IP发扬光大”。
李早感慨,这次创作氛围和上美影过往的创作环境有几分相似。
“过去上美影厂里的导演们平时就生活在一起,有很好的合作氛围。我记得上美影60周年拍纪录片的时候,就体现了导演们平时相互扶持帮助,同时也相互竞争——竞争就是如何让自己的作品做得更好。这次创作《中国奇谭》,我觉得也充分体现了这一点。”李早说。
她透露,上美影前期会和8个团队单独交流,但项目进展到一定阶段,他们会组织导演坐在一起看其他人拍的片子,“导演一方面纷纷对别人的项目献计献策;另外一方面,有些导演回去之后就暗暗想着别人做得真好,自己的作品还得再改一改,还得更好一点。所以是一个特别良性的氛围”。
胡睿直言,会召集一批导演做这件事的,放眼全国似乎也只有上美影,“为什么呢?因为在动画短片创作领域,上美影是唯一触碰到那个最高境界的。就像王安石写的‘不畏浮云遮望眼,自缘身在最高层’”。
胡睿回忆,上美影动画短片《骄傲的将军》是住进自己内心的故事,是无法替代的“小宇宙”。
“《骄傲的将军》不算特别叫座的短片,但我认为它是中国短片创作中的一座高峰,有不可方物的美。它展现出一个人物命运的大开大合、大起大落,还传递出一种时空感。我始终都能从这个故事里获得享受,假如心情烦闷了,我能随时偷偷溜进《骄傲的将军》这个小宇宙。”
胡睿说,他之所以选择《鹅笼书生》这么“小众”主题故事来创作《鹅鹅鹅》,原因也是被该文本艺术性深深折服,“应当有后辈来表达敬意”。
在现代技术里诠释出中国意境
除了主题各异,《中国奇谭》展现了“花式技能点”,例如三维动画、剪纸定格动画、偶片定格动画、三渲二动画等。
由杨木执导的三维动画《林林》聚焦“身份认同”的主题,讲述了狼女林林自我觉醒的历程。生活在林海雪原中的林林,因为孤独而涉足人类世界。为了被人类孩子认同,林林不断背离自己作为狼的身份,在苦难中迎来成人礼。
通过CG技术,《林林》对于人物细微的表情变化、动物栩栩如生的毛发、层层叠叠的森林、随风摇曳的枝桠等做到鲜活生动的呈现。
作为《中国奇谭》系列唯一使用CG技术的作品,杨木谈及对“技术”的理解。他说,上美影老一辈的创作宗旨是“不模仿别人,不重复自己”。而观众已然对三维动画审美有一个相对统一的趋向。虽使用新技术,但主创团队避免“照相式、素描式的真实”,力求增加写意的东方美感,在三维里诠释出中国意境。
“我们不把《林林》故事起承转合做得那么明显,而是处理得像一篇散文一样。”杨木说。
胡睿告诉记者,这8个片子无一不是“爆肝”改到最后一刻,“是非常熬人的工作,所以大家都尽自己最大的心力,尽可能地不辜负这份信任。毕竟那么多年,我们都信任和热爱上美影,所以希望给它加分,不能减分”。
但胡睿坦言,热度过后,他们又会继续安静“沉浸”一段时间,“也许突然有一天,再以一个特别新奇的方式跳出来给大家带来小小的惊喜,这特别快乐”。
朱贝宁也提到,作品火了,大家给予肯定与鼓励,也抱有更多的期待,给今天的国产动画创作一点耐心和空间,看看更多元的内容风格与创新表达,国产动画内容肯定还会继续拔节生长,创造更让人惊喜的作品。
李早表示,站在中国动画新百年的开端,《中国奇谭》主创团队希望通过创作这些有意思的作品,重现美术片“百花齐放”的面貌。
中青报·中青网记者 沈杰群 来源:中国青年报
(文图:赵筱尘 巫邓炎)