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。
碳酸锂价格跌破50万元大关 促进动力电池、储能等生产成本降低******
记者 李春莲
见习记者 彭衍菘
1月9日,电池级碳酸锂价格跌破50万元大关,较11月上旬的最高点跌去了约22.83%。
据上海钢联发布的数据显示,1月9日部分锂电材料报价下跌,电池级碳酸锂下跌1万元/吨,均价报49.25万元/吨,工业级碳酸锂下跌1万元/吨,均价报46万元/吨;氢氧化锂下跌7500元/吨至9000元/吨。
业内人士认为,未来碳酸锂供需格局或仍处于紧平衡状态,碳酸锂价格下调还未结束,2023年碳酸锂价格将回归到更合理区间,这为产业中下游带来巨大的成长空间,储能、整车厂、新能源车等行业有望加速发展,产业格局将更加健康。
价格下跌激发需求
事实上,从2022年11月下旬开始,碳酸锂价格就开始呈连续下跌趋势。
“碳酸锂价格多日下跌主要是受到新能源汽车补贴退坡等需求面因素的影响,反映市场短期对终端需求减弱的担忧。”川财证券首席经济学家陈雳在接受《证券日报》记者采访时表示。
上海钢联新能源事业部锂业分析师曲音飞对《证券日报》表示,“终端减产导致场内情绪发生转变,贸易商清仓低价出货,需求回落也致使企业厂对厂交易博弈明显,下游高价采买情绪极弱,场内交易冷清,冶炼厂出货价格同步下调,加之下游中小企业也存抛货行为,场内现货资源增多,供需差拉大导致价格持续走跌。”
具体从新能源汽车产业的角度来看,碳酸锂价格的回调和供给需求的调整密不可分。盘古智库高级研究员江瀚在接受《证券日报》记者采访时表示,“目前的市场需求没有预期那么好,新能源汽车补贴的结束将对2023年一季度的整体需求有一定的削弱作用,这使得下游的车企和动力电池厂商在原材料采购上更加谨慎,从而导致市场的回调。”
不过,随着碳酸锂价格的下降,新能源汽车产业链中下游的成本不断降低,有望迎来机遇。
陈雳分析,碳酸锂价格下跌,叠加正极加工费、负极和电解液等核心材料价格下行趋势明确,意味着未来行业成本将显著下降,企业盈利边际改善,价格上有更大自主空间,有望刺激新能源车需求恢复,储能需求或将进一步爆发,锂电板块的中长期成长性较高。
江瀚认为,成本的降低会增强新能源汽车企业和动力电池企业的自身竞争力,中下游更多的产业机会开始显现,有助于整个行业更好的发展。
北京特亿阳光新能源科技有限公司总裁祁海珅同意这一判断。他认为,碳酸锂价格下跌对于新能源汽车行业的整体健康度和可持续性发展是有利的。“锂价适当的下跌有利于新兴电力系统的构建,有利于储能项目市场需求的激发。”
对价格走势判断不一
曲音飞认为,2023年碳酸锂价格主要趋势仍以看跌为主,但中间不排除有回调机会。陈雳则表示,在下游需求的支撑下,碳酸锂价格下跌幅度有限。
江瀚认为,碳酸锂价格未来还会有一定的下跌,但其维持在一个区间内盘整的可能性较大。“伴随着整体市场需求和供给的逐渐回暖,同时也包括盐湖提锂技术的不断完善,2023年的磷酸铁锂的供需不会显著失衡。”
1月6日,丰元股份在投资者互动平台公开表示,公司全资子公司山东丰元锂能科技有限公司拟在玉溪市投资建设规模为20万吨锂电池高能正极材料及配套相关项目,目前正在建设中的为一期项目:年产5万吨磷酸铁锂正极材料及1000吨黏土提锂中试线,后续项目根据一期项目建设的实际情况积极推进。
国轩高科近日表示,宜丰国轩锂业有限公司年产5万吨碳酸锂项目一期(年产2.5万吨)预计2023年4月投产。同时,与其配套的年处理300万吨瓷土矿(含锂)选矿厂同步在厂房施工,预计2023年5月投产。
华西证券预计,2月份新能源汽车产业链的生产经营将逐步恢复正常,下游需求有望好转,锂盐价格大概率逐步企稳。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)