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。

孕育中国美的课堂******

　　外形仿如巨龙的国家雪车雪橇中心“雪游龙” 资料图片

　　中国哲学文化海报系列之天地人和 胡书灵/资料图片

　　天津独乐寺观音阁手作构造 施晴/资料图片

　　止水 高与浓/资料图片

　　高架桥下模块化立体停车场设计 杜鹤蒞/资料图片

　　2016年G20杭州峰会会标设计 资料图片

　　【学人谈】

　　美术教育以美学知识和技能的培养为基础，其主要目的是延续和发展美术知识与技巧，满足公众精神和文化的需要。艺术设计是兼顾了美术和设计的实用艺术，在设计学中，艺术设计教育是融审美趣味、功能原理、科学技术以及创新能力培养于一身的知识体系。艺术设计教育培养的是各行各业服务于国家战略、经济发展、百姓生活的实用型设计人才，作为美育的延展，它的成果不仅反映了教育的质量，也能够反映出社会经济、人民生活和科技文化的发展水平。因此，高校对于艺术设计人才的培养不容忽视。

　　在高校艺术设计课堂上，优秀艺术设计人才培养应扎根于以文化创造美，以道德培育美，以社会创新推动美，让艺术设计的高等教育助力推动中国制造向中国创造转变、中国速度向中国质量转变、中国产品向中国品牌转变。

　　以文为美，厚植文化教育

　　选择艺术设计专业的高考生源一般都具有较扎实的美术基础，艺术设计类高校也会更加注重美术技能的训练和设计能力的培养。但技术终究只是表达美的手段，文化才是创造美的核心。高校的艺术设计教育要引导学生领悟中华文化内涵，把握时代特征，学会将民族文化与民族精神进行视觉化、形象化呈现。

　　鲁迅美术学院教师在一年级的“设计创意思维”课堂上对于中国历史和中国哲学进行重点讲授，以丰富的设计案例引导学生了解如何用设计语言讲好中国故事，展现中国形象。如2008年北京奥运会视觉形象设计、2010年上海世博会中国国家馆设计、2016年G20杭州峰会会标设计、2022年北京冬奥会形象及景观设计等，这些案例运用“中国印”“斗冠”“中国桥”“大熊猫”“中国龙”等符号或元素，为我们在课堂上启发学生领悟中国设计的文化内涵提供了示范。

　　在教学和创作中，教师的作品也可以为学生提供启发。如笔者的设计作品《中国哲学文化海报系列之天地人和》，体现了一种运用抽象语言表达中国传统哲学观念的方式：“天地人和”即天时、地利、人和，圆形代表“天圆”，多组方型线框代表“地域之方”，三角图形则象征向内聚合的人气，对称构图和沉稳的红色均传递出中华传统美学的深厚底蕴。

　　以德育美，培养责任担当

　　青年学子要涵养正气之德，要想国家之所想、急国家之所急、应国家之所需。当下，各行各业不仅要延续“中国制造”优势，还要奋力向中国创造、中国质量、中国品牌转变。在艺术设计课堂上，我们通过“品牌设计”的教学实践，带领学生参与民族品牌的设计合作。例如在“海娃渔获”餐饮企业VI设计中，方案采用正负形的形式，标识形象如“龙行踏绛气”，既表现了产业属性，也寓意了品牌的地位；包装设计采用黑金配色，体现出系列产品的高雅格调。通过这类实践活动，学生们真正懂得了如何将中国传统文化与现代国际化视觉语言相结合，并且在设计实践中体会到与民族品牌共同成长的获得感与成就感。

　　作为未来的设计师，艺术设计专业的学生是美育的受益者，也是美育的传播者。优秀的艺术设计人才要以美启智，以德育美，要有扎实钻研和精益求精的精神，不能一味地彰显个性而哗众取宠。对于艺术设计教育而言，传承工匠精神是重要的德育途径，为此我们在课堂上引入“中国大师”系列故事，用先贤的思想和品格启发学生。如在“建筑构造”课程中，向学生们讲述建筑大家梁思成的学术思想和人生追求，引导学生在作品中深入挖掘中华民族精神和地域特色。在课后作业《天津独乐寺观音阁手作构造》中，学生完成了对优秀中国古典建筑的深入分析和再造，通过学习、理解和搭建，深刻领悟中国古典建筑所蕴含的工匠精神，用自己的双手再现中国建筑之美。

　　以创新推动美，助力社会发展

　　创新思维是艺术设计的源头活水。在艺术设计领域内实现传统文化的创造性转化、创新性发展，是在具备扎实的文化和技术基础上，通过与人与社会的衔接而得以真正实现的。在指导毕业设计的课堂上，我们鼓励学生关注社会热点、思考社会现象，为解决社会发展问题提供助力，强调设计选题体现社会价值，积极践行创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念。建筑设计作品《止水》，便是基于对隐匿性抑郁症患者康复空间的关注，提出城市康健中心的创新设计。水天之间，建筑与自然环境融合共生，营造出一方令人内心宁静的休憩场所。又如设计作品《高架桥下模块化立体停车场设计》，在对城市道路空间的再利用进行深入思考后，设计者提出对高架桥下的闲置空间加以改造，这一设计可以充分提升城市道路空间的利用率，为城市的发展规划提供了有益的思路。

　　以设计解决问题、以设计助推发展，我们在课堂上引导学生持续关注艺术设计与人、与社会、与环境之间的关系，以文化创造美，以道德培育美，以社会创新推动美——只有这样，才能真正做到与时俱进，做出百姓喜闻乐见的产品和设计。而这，也是激发艺术设计人才前瞻力、创造力的根本。

　　（作者：胡书灵，系鲁迅美术学院副教授；杜鹤蒞，系鲁迅美术学院讲师）