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。
专访瑞银全球经济和策略研究主管:全球利率即将见顶,通缩风险远超预期******
步入2023年,随着疫情形势的变化,全球经济似乎出现转折点。与此同时,美联储即将开启2023年的首次加息。
瑞银全球经济和策略研究主管及首席经济学家卡普坦(Arend Kapteyn)于近期接受第一财经记者的独家专访时表示,当前,发达国家加息进程已完成80%,还有一两个季度就会结束加息周期,因加息效果具滞后性,经济疲弱尚未完全体现。大类资产方面,他对全球楼市、美股、科技板块等资产前景也作出了预测。
在加入瑞银之前,卡普坦曾在德意志银行管理欧洲、中东及非洲地区(EMEA)宏观研究和外汇策略,也曾担任国际货币基金组织(IMF)资深经济学家,他于荷兰中央银行开启其职业生涯,在货币和经济政策部门担任经济学家。
2023年全球经济三大预测
第一财经:能否说说你对2023年全球经济的三大预测?
卡普坦:首先,全球将进入一个比市场预期更为通缩的环境,目前的共识是,通胀将顽固停留在央行目标之上约一个百分点,但我们认为,今年年末时通胀就可达到甚至低于央行目标;第二个预测是全球将陷入衰退,我们认为市场尚未真正为衰退定价;第三个预测有关央行如何回应上述两点,我们预期,全球央行尤其是美联储将采取有力行动,加息幅度将比市场定价的高出几个百分点。
第一财经:2023年全球经济将呈现何种形态?
卡普坦:经济重启利好逐步消退,欧洲能源前景仍不明朗,就业市场供应短缺,货币政策持续紧缩,以及实际工资下降都在拖累经济增长,在瑞银追踪的32个经济体当中,预计有13个经济体今年底前将录得至少两个季度的经济萎缩,接近“全球衰退”的定义。
央行紧缩政策施压令经济停滞不前,且紧缩的大部分影响尚未完全显现,因此我们预计,2023年全球GDP增速为2.2%,剔除疫情和全球金融危机时期,该增速是自1993年以来的最慢,不过我们并不预期将有重大金融危机的发生。
第一财经:瑞银预期美国经济今明两年将接近零增长,在一众华尔街大行中较为看空。为什么?
卡普坦:我们预期美国经济或于二季度进入衰退。美国是全球少数几个未有采取任何实际措施,帮助家庭应对通胀冲击的国家之一,与其他国家消费者相比,美国民众要苦恼得多,储蓄率已不及疫情前的1/2水平,超额储蓄存量正以每年1万亿的速度减少,信用卡借贷也在增长,看起来不可持续。我们还看到资本支出下滑甚至收缩,住宅投资锐减,减速比以往任何一个加息周期都要快。叠加仍在进行的加息举措,我们可能会在二季度开始见到就业人口负增长。
值得留意的是加息效果的滞后性及其重大影响,据以往经验,美联储每加息100个基点,经济产出就会减少约100个基点,几乎一比一对应关系。美联储试图将利率升至5%,因此还有很多经济疲弱尚未在数据中反应。
第一财经:中国重启对全球经济意味着什么?后疫情时期,中国的增长动力在哪里?
卡普坦:2月起,中国经济尤其是消费方面将快速回升,对全球来说,最重要的潜在影响是能源需求上升,对全球旅游业也有积极作用,泰国、日本、澳大利亚、欧洲将会受惠。
房地产行业改善将提振中国经济,该板块去年或拖累经济增长3.5个百分点,今年预计只会拖累0.5个百分点。展望未来,待疫情形势稳定,中国经济将更倚重消费,同时减少对房地产和出口的依赖,经济更趋平衡,在复苏后的未来几年,GDP增速约为5%,更具可持续性。
全球利率快将见顶
第一财经:美国楼市正经历二战后的第二大回调,澳大利亚房价创全球金融危机以来的最大年度跌幅,英国房地产市场正面临深度冻结风险。新一轮全球楼市崩盘是否将至?在目前的市场泡沫中,主要市场的房价会跌多少?
卡普坦:全球确实处于楼市调整,抵押贷款利率飙升带来的负面冲击为近50年之最,全球范围内,抵押贷款利率平均上升约3个百分点,经计算,将造成约15%的房价回调。值得一提的是,全球金融危机以来的全球楼市繁荣,持续时间创下纪录之最,而这一势头正在终结,故很容易放大振幅,发生30%的房价修正。不过,此次调整不同于2008~2009年时期的次贷危机,因其对资产负债表的损害程度不同。
另外,除了大家熟知的澳大利亚和英国,全球许多国家采取的是浮动抵押贷款利率,欧洲一大半国家的浮动利率比例要高于英国,这将加剧对楼市的威胁,加大居民消费压力,造成额外的通胀困扰。
第一财经:美联储是否接近紧缩周期的尾声?
卡普坦:大多数发达国家央行的加息进程已经完成80%,还有一两个季度就会结束加息。欧央行去年12月的鹰派表态令人意外,货币前景不甚清晰,美联储方面,我们预计未来还会加息两次,澳大利亚、英格兰等央行也接近尾声,因此全球利率快将见顶。
有别于主流观点,瑞银预期今年7月美联储就会首次降息。原因之一是通缩情况远超人们想象;其二,如果我们对于美国衰退的预测准确,就业市场的确出现岗位流失,货币立场将会完全扭转,要知道在过去40年中,美联储降息前,愿意承受一个月以上就业负增长的情况只发生过一次。因此,现在一切都取决于就业市场的走向。
美股尚未见底,科技股下半年反弹
第一财经:2022年美股创下2008年以来的最差年度表现,并且领跌全球大类资产,你认为美股是否已经见底?
卡普坦:这是当前最大的激辩之一,基于传统衰退模型,我们不认为美股已经见底,原因是当经济进入衰退,股市往往大幅下挫,企业盈利也需下调。我们认为,当前市场对盈利的预期偏高15%,而我们预测今年标普500指数成份股盈利将倒退11%。经济增长疲弱和企业盈利不振将拖累市场继续下探,预测标普500指数将于二季度低见3200点,可能至年底才会收复全年失地。
市场产生分歧的原因在于,一旦进入衰退环境,资产就可计入降息因素,降息可抵消盈利疲弱的利空。总体而言,我认为,形势好转之前可能会变得更糟。
第一财经:我很好奇你对“科技股已死”这一观点的看法,毕竟去年纳指首次录得四季连跌,苹果、微软、Alphabet和亚马逊等明星科技股都经历了2008年以来的最糟糕一年。
卡普坦:科技股最受利率走高打击,随着美联储政策有望转向,板块应该会在未来数月得到稳定,2022年的流动性冲击将在今年下半年逆转,提振科技股实现反弹、跑赢大盘,故科技股的疲弱只是暂时的。另一方面,科技股正处于估值修正周期,价格本身具有自我修正机制,一旦折让幅度足够大,那么对科技股的需求就会反弹,我们正在接近这一时刻。
第一财经:60/40股债投资组合策略在2022年经历了自全球金融危机以来的最大损失,一些分析师认为该策略今年有望回归,你怎么看?
卡普坦:我不认同,有以下几点原因。瑞银预计,今年固收产品将录得创纪录的回报,尽管加息周期即将结束并有可能转向,但利率水平相对于股票收益仍然很高,故股票吸引力不足。更重要的是,全球增长处于历史低位,从企业盈利角度来看,持有股票也不会让你获得很多回报。
今年,回归传统60/40股债投资策略还为时过早,如果你想优化投资组合降低波动,股债比例大约在35/65(即35%的股票配置和65%的债券配置),如果还想获得更高收益,债券比例应该更高。整体而言,我们会高配固定收益产品,低配股票,不过对中国A股会增加敞口。