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。
光伏去年四季度业绩分化显著,或成今年利润格局演变前兆******
2022年光伏产业链价格疯狂博弈,硅料价格“狂飙”10个月后突然暴跌、组件厂备受上游成本压力,各环节盈利情况是投资者关注焦点。
目前,80只光伏股中已有56家披露了2022年业绩预告。整体来看,26家预增、5家略增、8家扭亏、1家续盈、5家预减、4家首亏、5家续亏,预喜率74.07%。最“吸金”的仍是上游材料环节,组件端虽然全年直面成本压力,但龙头厂商的业绩增速仍可圈可点。
2023年光伏产业发展进程仍是新能源行业的最大看点。目前看,产业链价格延续了去年大幅震荡的走势,硅料价格“雪崩”后大幅反弹,直面终端的组件厂能否多挣三五斗引人关注。
上游利润全年称王,但Q4增速明显分化
7家千亿光伏股,隆基绿能(601012.SH)、通威股份(600438.SH)、阳光电源(300274.SZ)、晶澳科技(002459.SZ)、晶科能源(688223.SH)、天合光能(688599.SH)、TCL中环(002129.SZ)2022年业绩均为预增。
通威股份受益于硅料价格高位运行,成为去年全年最赚钱的光伏企业,公司预计2022年净利润同比增速超200%,预计实现归母净利润252亿~272亿元,同比增长207%~231%。另一家硅料企业大全能源(688303.SH)预计全年净利润190亿~192亿元,净利规模位列第二。
“硅片双雄”隆基绿能与TCL中环的净利润增幅均超六成,但增速放缓趋势已现。隆基绿能预计2022年实现归母净利润145亿~155亿元,同比增60%~71%;TCL中环预计净利润为66亿~71亿元,同比增长63.79%~76.2%。
2022年11月~12月,硅料、硅片价格急转直下,导致相应环节企业单季度业绩增速放缓明显,这也使得光伏行业2022年第四季度盈利增速分化明显。
以通威股份为例,公司去年前三季度实现归母净利润217.3亿元,Q4归母净利润34.7亿~54.7亿元,环比下降42.5%~63.5%;扣非归母净利润40.19亿~60.19亿元,环比下降36.6%~57.6%。
硅片端,隆基绿能与TCL中环Q4业绩也出现明显下滑。其中,隆基2022年Q4实现归母净利润35.2亿~45.2亿元,同比增长130%~196%,环比减少21.6%至增长0.6%;TCL中环的降幅更为明显,2022年Q4实现归母净利16亿元~21亿元,环比减少23.20%至增长0.80%。
2022年度国内TOP20组件企业的出货量近300GW,其中仅TOP10企业便超250GW。在下游装机需求高增的背景下,市场份额稳定的组件头部厂商展现出更稳定的业绩增速。晶科能源、晶澳科技、天合光能(预计净利润增速中枢值均超过100%。
晶澳科技的全年业绩增速位居组件厂第一。2022年预计出货组件40GW以上,公司预计全年实现归母净利润48亿元~56亿元,同比预增135.45%~174.69%。
另外,2022年是各大上市公司“跨界”光伏的大年,从目前已披露的业绩表现来看,多数“跨界追光者”尚未兑现光伏业务收益。皇氏集团(002329.SZ)是其中的典型代表,公司上市后多次进行业务转型,于2022年宣布进军光伏行业,今年以来,皇氏集团又成立子公司共同推进TOPCon/钙钛矿叠层电池产品技术。而从业绩预告情况来看,皇氏集团的光伏业务突破仍需时日,公司预计2022年扣非后归母净利润亏损1.06亿元~1.11亿元,上年同期亏损5.2亿元。
硅料价格再度抬头,2023或成洗牌开局年
2023年正值“十四五”关键之年,市场各方普遍对2023年光伏装机需求增长持乐观态度。按照国家能源局预估,2023年风光新增装机将达1.6亿千瓦,延续2022年风光3:7比例,即2023年光伏新增装机将超110GW。目前也有咨询机构预测,2023年国内光伏新增装机或超130GW。
一方面,硅料新增产能不断释放给予价格的下行压力,下游成本压力将得到有效缓解。同时,海外光伏需求的增长态势来看,2~3月份有望延续1月份“淡季不淡”走势。
然而,春节过后,前期雪崩的硅料价格大幅反弹,再度令市场担忧上游原材料价格下行放缓对需求的影响。
2月1日,硅业分会发布最新多晶硅价格,国内单晶复投料价格区间在20.0万~23.2万元/吨,成交均价21.75万元/吨,环比节前价格涨幅为31.02%;单晶致密料价格区间19.8万元~23.0万元/吨,成交均价21.52万元/吨,环比节前价格涨幅为31.22%。而从2022年11月中旬起,硅料价格曾一度腰斩。
对于价格大幅反弹,硅业分会表示,除了两周价格积累外,一方面硅片企业开工率大幅提升,硅料需求有相对可观的增量;另一方面,硅片企业的原料消化殆尽,节后第一周硅料采购需求大幅增加,支撑硅料价格延续上涨走势。
某光伏行业资深人士对第一财经记者表示,短期内硅料硅片价格向上标志着年后各项目如期开工。“价格上涨分两方面看,目前来看,春节后开工率还是比较高的,需求真实存在,使得硅料硅片价格突然走高。”他对记者说,“中长期看,去年四季度开始,硅料新增产能大量释放,整体库存水平还是比较可观的,往后看硅料产能不会是制约行业发展的主要矛盾,供大于求的局面或长期存在。”
硅料环节释放的利润空间将向下分配。随着节后光伏产业链价格上涨,组件价格小幅回升,部分厂商从每瓦1.65元回升至每瓦1.7元~1.75元,高于每瓦1.8元尚难被接受。
产业链利润再分配之际,以隆基、通威为代表的一体化龙头仍然在不断加码扩张产能。半个月前,隆基绿能继续加码一体化布局,公司宣布拟投资452亿元投资建设年产100GW单晶硅片项目及年产50GW单晶电池项目。通威股份2022年四季度组件业务进入发展初期,预计小幅亏损,公司继于盐城市投资40亿元建设25GW组件产能后,又于南通市投资40亿元,建设25GW组件产能,2023年底前有望投产。
“大厂走一体化用资金优势、规模优势、先发优势不断扩张产能,使得后加入市场的光伏玩家和二三线厂商压力会比较大。一体化的大规模、低成本可能使得部分环节的利润更加集中,年内小厂商的洗牌趋势或会逐渐显现。”前述光伏人士说。