今天是“国际生物多样性日”。目前，我国国家重点保护野生动植物物种绝大多数得到保护，朱鹮、东北虎等近10种濒危物种种群开始恢复，60多种珍稀濒危野生动物人工繁殖成功。　　5月22日是“国际生物多样性日”。生态环境部副部长庄国泰不久前表示，目前，我国各类自然保护地面积约占陆地面积的18%以上，绝大多数国家重点保护野生动植物物种得到保护，朱鹮、东北虎等近10种濒危物种种群开始恢复，60多种珍稀濒危野生动物人工繁殖成功。　　第十五次《生物多样性公约》缔约方大会（COP15）拟今年在昆明举办，联合国《生物多样性公约》秘书处代理执行秘书伊丽莎白·穆雷玛认为，中国所倡导的建设生态文明不仅仅是中国的美好愿景，同时也反映了全世界和全人类的共同愿望。　　生物多样性是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础，与每个人的生产、生活息息相关。同时，世界各国也都有责任保护其本国的生物多样性，并应展开合作，以可持久的方式使用生物资源。但令人关切的是，一些人类活动正在导致组成生物多样性的物种迅速减少。那么利用现代生物科学技术，我国在保护生物多样性方面做了什么？　　基因组测序： 寻找中国纯种绿孔雀　　今年以来，中科院昆明动物研究所鸟类学学科组带头人杨晓君研究员开心了好久：他饲养繁育的几个“宝贝”陆陆续续下了20多个蛋。这些蛋来得相当不易，这可是纯种绿孔雀的蛋。为了“纯种”二字，杨晓君和他的团队努力了六七年之久。　　“近年来，绿孔雀的种群数量在下降。上世纪90年代的调查和最近几年的调查结果表明，下降趋势是非常严重的。同时，我们也做了人工领养绿孔雀的调查，结果发现，领养的绿孔雀也没有纯种的了。” 杨晓君说，种群数量的急剧下降，让绿孔雀在中国境内面临灭绝的危险，从而对我们的生物多样性产生冲击；而没有纯种的领养绿孔雀，也会对后续种群恢复造成威胁。　　绿孔雀的危机不是个例。穆雷玛接受科技日报记者采访时表示：“我们现在所面临的问题和挑战不是单一的，而是全方位的。最近的科学研究表明，我们正面临着前所未有的生物多样性挑战。”她手中的报告显示，现在地球上物种消亡的速度正在加快，有千余种濒危物种正面临灭绝的危险。　　用新的基因组测序技术，比对纯种与有其他物种产生基因交流的孔雀，比对国外同行公开的基因组数据，杨晓君团队转战云南横断山和大小保护区，终于找到了六七只“宝贝”，并带到精心模仿野外生境的中科院昆明动物研究所实验室。“我们的保护和研究出现了一缕曙光，但离足够多的种群间基因交流的目标还有不小距离。”杨晓君说。　　事实上，生物技术是对现有的珍稀植物和动物进行改良。如今，不仅在动物学界、植物学界，甚至在原核生物界与真菌学界，无数中外科学家正在努力，试图用生物技术拯救濒危、极危物种。　　“五库一体”： 保护野生种质资源的“诺亚方舟”　　1992年11月7日，全国人大常委会批准我国加入《生物多样性公约》缔约国。在这个公约中，生物技术被定义为“使用生物系统、生物体或其衍生物等技术，来制作或改变产品以达到特定用途的目的。”　　在国家大科学装置、世界第二大种质资源库——中国西南野生生物种子资源库的植物种质保藏中心和分子实验平台上，每天有近百位科学家在做着琐碎、细微而又极其重要的工作。他们把从我国各地采集到的形形色色有花植物种子加以分类、清理和必要的加工，然后冷藏到零下20摄氏度的植物种子库里或零下196摄氏度的液氮中。　　“这个资源库的保存模式为‘五库一体’，即以植物种子库为核心库，兼具植物离体库、植物DNA库、动物种质库和微生物库。”中科院昆明植物研究所植物多样性与基因组学团队带头人李德铢研究员向科技日报记者介绍，70%的种子资源进入到植物种子库，通过干燥和冷冻技术处理后长期存储，同时为资源利用和科学研究提供材料；而植物离体库的任务，主要保存中间性和顽拗性种子，以及难以用种子保存的植物，保存的材料包括试管苗、愈伤组织、块根、块茎、鳞茎、球茎、花粉、孢子以及微繁殖体或培养物；在DNA库中，则筛选和鉴定了一批具有重要价值的功能基因；动物种质库主要保存珍稀濒危的特有野生脊椎动物种质资源，兼顾收集野生近缘种和特种经济动物的种质资源；微生物库则长期、安全、有效地保存具有重要经济价值的大型真菌种质资源，同时强调对放线菌和特殊生境微生物种质资源的收集。　　“截至2019年底，我们已经在这座种子的‘诺亚方舟’里珍藏了10096种种质资源，植物类种质资源占我国植物总数的34.5%。一个小小的罐子里甚至可以装2万粒种子，他们可以有效保持几百年甚至上千年。”李德铢说。　　在动物种质资源方面，这个大科学装置在短时间保存生殖细胞及胚胎细胞中取得了一些成功的案例，但目前从全世界范围来讲，动物种质资源的保存还存在很大的难度。“我们保存了6000多种动物DNA材料。目前的技术条件下，这些材料绝大部分还不能恢复成一个正常的生物个体，但可为未来的保护提供一种重要储备。”李德铢表示。　　人工扩繁： 既保护物种数量又发挥经济价值　　白魔芋和云南梧桐，是我国金沙江流域的两种特有物种，但由于种群数量小、生境狭窄、受人类干扰严重，随时面临灭绝危险。中科院昆明植物研究所极小种群野生植物综合保护团队带头人孙卫邦认为，白魔芋具有药食两用的价值，经过人工授粉，可大幅提高结实率，远期看商业种植具有可观经济效益；而云南梧桐全身都是宝，尤其桐子具有极高的营养价值，植株本身可做优质园林和景观绿化树种，经人工扩繁和有序利用，有望逃离濒危的“苦海”。　　“有的物种，我们不能把它圈起来或栽活几个样板就了事，不但要保护其种群数量稳定恢复增长，还要发掘其经济价值和美学价值，让其产生多重效益，也才能实现可持续发展。”孙卫邦表示，他们近年来在漾濞槭、华盖木等特有植物、濒危和有重要经济利用价值植物的保护上取得了令人瞩目的成果。近年来，他们还将极小种群保护的理念和方法，推广到珍稀濒危野生动物的保护上。这与《生物多样性公约》中保护地球生物多样性、可持续利用生物多样性和公平公正分享遗传资源的三大目标相一致。　　“总的来说，由于我们的物种非常多，濒危的物种也非常多，其中很多物种，我们没办法进行迁地保护，只能以划定综合保护区的方式进行。”云南农业大学教授董扬说，而有些物种，特别是一些根系发达的植物，比如说兰科植物，还有一些极度濒危的植物和哺乳动物，可以迁地保护。我们要根据不同的生物物种、不同的情况辩证施策，不可能采取同一种模式。（责编： 贾春玲）版权声明：凡注明“来源：中国西藏网”或“中国西藏网文”的所有作品，版权归高原（北京）文化传播有限公司。任何媒体转载、摘编、引用，须注明来源中国西藏网和署著作者名，否则将追究相关法律责任。}

说到“赤潮”现象，想必大家都不陌生。这种常发生于湖泊和半封闭的海湾的水华现象，是令人十分头疼的环境问题。“赤潮”是现代常见的水体富营养化现象，多由富含磷、铁等营养元素的大量工业排放废水引起。赤潮发生时，轻则水体表层藻类爆发，水体透光性减弱、溶解氧气含量降低，水体发生化学分层现象，底部出现硫化氢等剧毒成分，表层可见死亡的鱼类等水生动物，甚至发展到尸体生态遭到严重破坏的程度。图1 赤潮（图片来源：浦东环境）你敢想象吗，在4.6亿年前，在地球低纬度海域也曾发生过一场大型“赤潮”，海洋生态环境受到极大的影响，无数海洋生物葬身其中……近来，中国科学院南京地质古生物研究所科研人员领衔的中、美研究团队对4.6亿年前保存的海相黑色页岩开展古生物学与沉积地球化学研究时，发现当时的海洋缺氧水体扩张，曾造成海洋生物多样性大幅降低，并为当时的“奥陶纪生物大辐射”按下“暂停键”。相关研究成果已发表于地球科学综合期刊《地球与行星科学快报》上。至于“奥陶纪生物大辐射”到底是什么，为什么要从海相黑色页岩下手进行研究，海洋缺氧水体扩张会引起什么样的严重后果，感兴趣我们就一起往下看吧！蓬勃发展的生命——奥陶纪生物大辐射在漫长岁月里，生物进化过程一直以相对缓慢的速度推进着。而在关键地史时期如生物大辐射期间，海洋这一地球生命的摇篮则在相对较短的时间内孕育出各种各样的生物。大家更为熟悉的“寒武纪生命大爆发”，就是一次规模宏大的生物辐射事件。而发生于4.6亿年前的“奥陶纪生物大辐射”，曾被誉为地球生物演化史上继“寒武纪生命大爆发”之后规模最大的生物辐射事件。该次生物辐射事件，不仅表现为海洋生物多样性在属、种级别上的翻一番，还包括生态系统逐渐趋于复杂与稳定，如复杂捕食关系网的建立、浮游与游泳动物的生态扩张、底栖生态群落的发展等。当时的海洋孕育着勃勃生机（图2），而同时，陆地上早期植物也完成登陆并开始漫长的扩张之旅。图2 奥陶纪海洋生态系统复原图（图片来源：方翔等，2022）由盛转衰的原因——缺氧海水扩张然而，生物的繁盛此等盛景并不能够长久地持续下去，奥陶纪生物大辐射也是如此。近年来，伴随超级计算机的应用与“奥陶纪生物大辐射”研究的深入，高分辨率的生物多样性曲线显示，该次生物辐射事件期间，生物多样性在达到峰值后约10个百万年的时间内，持续出现约50%的下降，这一明显转折引起地质学家的重视。据前人研究，奥陶纪生物大辐射得益于自早奥陶世开始的全球气候变冷与大气氧气含量上升等环境变化。然而，在我国华南湖南、江西、安徽、浙江等地区中-上奥陶统地层，发育的大套富含有机质的泥页岩（又称“黑色页岩”），反映当时的海洋水底很可能是缺氧的。猜想一下，如果生物大辐射得益于大气氧气含量的上升，那么海洋底部大面积缺氧，很有可能是生物大辐射暂停的原因。科研人员由此展开了进一步的调查。通过分析这些沉积岩的主微量元素、铁组分与黄铁矿形态、氮同位素与钼同位素等特征，发现当时距岸较远的水域表层出现富营养化现象，底部缺氧水体逐步扩张，甚至达到厌氧状态，即底部水体中出现大量硫化氢等剧毒成分。奥陶纪的海洋又没有工业废水的排放，那为什么会出现类似“赤潮”的现象呢？对于这些现象的背后机制，科研人员解释道：“奥陶纪中叶，气温进一步的大幅下降，造成高纬度海域深部的冷流增强，以上升洋流的形式携带大量营养盐到达中低纬度的近海盆地，引发表层水体富营养化，与现代湖泊的赤潮现象类似”。基于这一推论，科研人员研究全球其他地区的同时代地层后发现，当时这一现象并不局限于华南板块，我国的华北板块、塔里木板块，美洲的劳伦板块和欧洲的波罗的板块均有同时代的黑色页岩沉积。这说明，当时的海洋并没有之前研究认为的那样氧化，同时，该研究首次报道的华南中奥陶统黑色页岩的钼同位素证据以及模拟结果也能证实这一点。图3 奥陶纪中叶气候-海洋环境变化与生物地质事件综合图，从上到下依次为碳同位素证据、氧同位素证据及其反映的海水温度变化趋势、海平面变化与缺氧水体分布、钼同位素证据以及生物多样性数据（种一级）等（图片来源：张俊鹏等2022）海洋的“致命呼吸”——海洋缺氧的巨大影响至此，我们知道，奥陶纪大辐射的中后期，海洋缺氧水体曾大幅扩张。那么，这一现象对海洋生态环境产生过哪些影响呢？气候变冷会影响表层水体生态，同时水体富营养化造成大量有机碳沉降到海底，有机质氧化分解时消耗水体溶解的氧气，进而引发大规模的缺氧海水扩张。缺乏溶解氧气的水体，同时富集硫化氢，对海洋生态系统（尤其底栖生物群落）造成致命伤害。因此，这一系列的气候-环境变化，被认为是中-晚奥陶世生物大辐射发生转折的主要诱因。类似的现象，在地质历史时期曾多次出现，最著名的是2.5亿年前的“二叠纪末生物大灭绝”，是目前已知的最大规模的生物灭绝事件，同样和全球的海洋缺氧现象有关。“以古鉴今 ”的思路——从探究地质历史得到环保启示除了地质历史时期的生物灭绝事件之外，地球气候打破“稳态”可能带来的灾难，对于现在的我们也充满了启示。全球气候变暖，是当下各个国家和地区地球科学家的共识。但是，我们关注气候变化，并非将其简单理解为平均温度的上升或下降，而应像地质历史时期那样考虑地球气候打破“稳态”时伴随出现的一系列的极端天气和环境灾害，如2.3亿年前晚三叠世持续达百万年的“卡尼期洪积事件”等。同时，我们国家近年提出的“双碳”目标，正是积极应对气候变化这一全球问题的重大战略。中国科学院丁仲礼院士在最新的重要著作《碳中和：逻辑体系与技术需求》中提到，“碳中和应从碳排放（碳源）和碳固定（碳汇）这两个侧面来理解”，这两大过程中，自然界都占据重要比重。地质历史时期，火山喷发是碳排放的重要形式，海洋碳酸盐工厂和有机碳埋藏是碳固定的重要过程，而“黑色页岩”即为地质历史时期海洋碳埋藏的重要产物与证据。因此，探究地质历史时期的“碳”，深入研究与之相关的气候-环境变化，可为今天的我们力行“双碳”战略提供重要参考与启示。以古论今，以古鉴今，才能更好地践行于当下、泽被于未来。文章来源：原刊于“科普中国-中国科普博览”2023-04-11}