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。
人工智能时代,如何加强我国国际传播能力建设?******
当前,国际环境错综复杂,新冠肺炎疫情、俄乌冲突等事件加速世界大变局的演进,国际舆论场变得更为复杂。人工智能技术应用与发展一方面推动国际传播生态变革,另一方面也对我国国际传播带来挑战。如何有效应对这些挑战成为国际传播能力建设的重要课题。
人工智能技术应用
推动国际传播生态4大变革
人工智能与媒体融合进一步加深,推动国际传播向着更加智能化、精准化、个性化的方向发展,人工智能已经成为影响国际传播格局的重要变量,改变了国际传播生态。
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传播主体发生改变
随着信息技术发展,信息传播已经进入“万物皆媒、人机共生、算法推送”的智能时代。社交机器人成为公共议题的重要制造者和传播者。以杜莎迪亚、格雷厄姆·米勒为代表的学者认为,“社交机器人已不再是单纯的工具,而应当被视为一种具有参与性的社会主体”。在国际重大议题的讨论中,社交机器人十分活跃且已经成为影响或干预公众选择的重要因素。根据牛津大学报告显示,2020年全球有81个国家利用社交媒体传播有关政治的相关信息。国际传播生态已经由之前完全由人主导转变为“人机共生”。
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赋能国际传播内容生产与分发
人工智能技术不仅催生了新的传播主体,还助力传播内容生产与分发。在内容采集环节,自然语言处理结合深度学习模型,在寻找新闻线索时可以挖掘出更多非结构化信息,提升内容采集的效率和质量;在内容生产环节,机器写作提高了生产效率,同时推动内容编辑向“人机协同”的智能化模式转型;在内容分发环节,通过大数据和算法推荐能够准确定位国际受众,实现对特定用户个性化需求的精准传播。
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创新国际传播信息形态
传统信息形态主要是文字、图片、视频等,利用人工智能技术创新国际传播形式,可以实现多模态信息结构,催生场景化、沉浸式、具身性的互动与传播。首先,计算机视觉、智能语音合成和自然语言处理技术广泛赋能国际传播中AI形象的建构;其次,“5G+人工智能+VR/AR”的传播模式正在不断延伸着人们的视觉和听觉感知,以更为丰富的传播形式助力我国国际传播,为讲好中国故事提供了多元化路径和手段。
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开辟国际传播新赛道
国际传播话语权与全球政治、经济格局密切相关。进入新媒体时代,一些发展中国家通过互联网参与到国际传播中,在一定程度上改变了超级大国垄断国际传播的局面。智能传播时代更是将这种扁平化趋势进一步扩大,尤其是在国际重大议题中,传统的边缘或半边缘国家通过人工智能等新技术手段释放出更大的“声量”,从而对舆论走向产生一定程度的干预。国际传播话语权博弈在一定程度上跳出政治、经济框架的束缚,转而进入技术竞争的新赛道。
智能传播技术
对我国国际传播的4大挑战
社交机器人等智能传播技术开始具体应用到互联网信息场中,成为不可忽视的一股舆论力量。
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社交机器人干预舆论
社交机器人的介入使我国面临的国际传播环境越来越复杂。社交机器人参与公共议题讨论,影响舆论的真实呈现。北师大新媒体传播研究中心研究发现,在中美贸易争端、新冠肺炎疫情、北京冬奥会、俄乌冲突等议题的涉华舆论中,社交机器人产生的信息占比在20%-30%之间,且带有一定的政治倾向性,成为影响国际涉华舆论走向的重要因素。社交机器人已经成为国际舆论博弈和意识形态较量的重要工具,基于技术的智能传播也将成为未来国家间竞争的关键角力场。
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算法推荐可能成为舆论干预的工具
在人工智能时代,算法成为主流信息处理和分发方式,为实现精准化的国际传播提供了实践路径。算法的“不可见性”直接导致了信息传播的“不透明、不平等和不真实”。在国际传播中,算法推荐容易强化某一方信息和意见的风险,这种算法偏见在潜移默化中会加剧“过滤泡”效应,导致不同文化圈层之间的沟通越来越困难。
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深度伪造影响国际信任
深度伪造技术最初指的是基于深度学习的人像合成技术。随着人工智能技术发展,深度伪造技术已发展成包括“视频伪造、声音伪造、文本伪造和微表情合成等在内的多模态视频欺骗技术”。近年来,基于深度伪造技术的政治活动迅速发展,主要包括通过换脸、重新投射、口型同步、动作传递、图像生成等方式伪造领导人照片或视频、篡改新闻事实,这让虚假信息更加难以识别,导致谣言迅速扩散。
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全球数字平台竞争
借助数字平台、物联网技术和数据处理能力,具有人工智能技术优势的国家正在形成强大的数据话语权。以谷歌、脸书、亚马逊等为主导的新型跨国数字平台,通过“数据收集、算法驱动、智能运转”等数字化方式,正在全面重构国际传播格局。如何看待平台在国际传播中的角色发挥,值得进一步研究。
加强我国国际传播能力建设的
3大策略
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加强国际传播渠道建设,打造全球数字平台
国际传播渠道不再依赖于传统媒体而是转向数字化的媒体平台。在数字平台中,任何人都可以成为传播主体,国与国之间的交往加深。一方面,我国在国际传播中通过“借船出海”,即在推特、脸书等社交媒体上开设媒体账号达到了一定的传播效果;另一方面,也要有在“全球中国”的视域下思考数字化国际传播的实践路径,鼓励有技术竞争力的互联网公司开展国际化运作,通过平台出海提升我国的国际传播能力。
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创新话语表达形式,主动参与国际议题设置
在新的国际形势和传播语境下,打造“融通中外的新概念、新范畴、新表述”,既要注重话语内容创新,也要注重话语形式创新。一方面,立足中国实践,将中国话语融入国际话语体系,打造基于共同价值观的话语优势;另一方面,充分利用人工作智能、VR/AR等技术,建构基于多模态场景的话语与叙事表达。在话语创新的基础上,我国媒体要积极主动参与国际议题设置,把握国际传播规律,充分了解国际受众需求,针对不同的议题选择合适的传播策略,增强我国国际传播话语权。
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加强对跨学科的国际传播人才培养
新的媒介环境造就了新的舆论生态,也对国际传播人才提出了新的要求。教育部和中宣部在2018年发布的《关于提高高校新闻传播人才培养能力实施卓越新闻传播人才教育培养计划2.0的意见》提出:“要培养造就一大批具有家国情怀、国际视野的高素质全媒化复合型专家型新闻传播后备人才”。在国际传播工作中,需要加快建设具有跨学科背景的国际传播队伍。积极拓展本学科与计算科学、数据科学等学科的交叉融合,培养既熟悉传播规律,也掌握传播规律的复合型人才,只有了解智能传播规律的人才才能有效开展国际传播工作。
作者:张洪忠 赵蓓 (张洪忠系北京师范大学新闻传播学院执行院长,赵蓓系北京师范大学艺术与传媒学院博士后)
来源:“中国网信杂志”微信公众号