珊瑚礁白化危機

段景頤

2017年，新喀里多尼亞發生怪事：某些島嶼附近海水中，成片的珊瑚突然閃耀紫色熒光，格外顯眼。當地年紀最大的老人一輩子都沒見過這種景象。其實，他們不知道這是珊瑚死前的獨特現象。熒光來自珊瑚體內的熒光蛋白。水溫過高導致珊瑚蟲排出體內寄生的蟲黃藻。沒有了蟲黃藻的阻擋，珊瑚熒光蛋白發出的熒光會更加顯眼，這才有了珊瑚發出熒光的現象。這種景象對珊瑚十分危險：沒有蟲黃藻這個主要營養物質提供者，珊瑚終將死亡。

蟲黃藻和珊瑚分家除了造成珊瑚發光，更主要的影響還是造成珊瑚白化，這是因為珊瑚的顏色其實是珊瑚組織中蟲黃藻的顏色。珊瑚由碳酸鈣質的珊瑚骨骼和珊瑚蟲構成，在珊瑚蟲體內又寄生著蟲黃藻。珊瑚蟲為蟲黃藻提供庇護所和二氧化碳來源，蟲黃藻則為珊瑚蟲提供糖，二者誰也離不開誰。

珊瑚白化

2018年，NDAA（美國大氣與海洋管理局）對外公布了一個驚人消息：2014～2017年的三年中，全球珊瑚礁經歷了規模前所未有的白化。這三年間，全球海洋經歷了前所未有的高溫，加上海洋污染和過度捕撈，多方面原因共同造成了這次“全球珊瑚大漂白”。

1911年，人類在美國佛羅里達州首次觀察到珊瑚白化現象。1929年，澳大利亞大堡礁出現珊瑚白化。在接下來的半個世紀中，珊瑚白化在全世界各地時有發生。進入20世紀80年代，全球各地的珊瑚白化現象開始周期性出現。這時期科學家以為珊瑚得了病，但這種看法隨即被實驗駁倒，因為能引起珊瑚白化的原因只有一個：水溫上升2°C。

為什么海水溫度上升2°C，珊瑚的反應會如此劇烈？對珊瑚來說，海水溫度就像人類的體溫。人發燒時身體會難受，珊瑚也如此。當海水溫度升高時，蟲黃藻會停止光合作用。珊瑚蟲會察覺到這種變化。也許是覺得蟲黃藻對自己不再有用，珊瑚蟲會將體內的蟲黃藻排出體外。但因為失去了重要的營養物質提供者，珊瑚蟲會被逐漸餓死。

氣候變化對珊瑚礁的影響可分為三個階段：

幾年內：溫度升高導致珊瑚白化;

十幾年內：海洋酸化加劇珊瑚礁碳酸鈣結構分解;

幾十年內：珊瑚礁結構全面脆弱化，更難以抵擋海上風暴引起的洶涌海流和侵蝕作用。

珊瑚礁是“海洋雨林”

珊瑚礁生態系統對海洋極為重要。雖然珊瑚礁只占海底總面積的1%左右，但是25%的己知海洋生物（包括魚類、甲殼類、棘皮動物和海洋哺乳動物等生物）的生存都依賴珊瑚礁。因此，珊瑚礁也被稱為“海洋雨林”。同時，珊瑚礁還關系著全世界5億人的生活收入。

珊瑚礁中有軟、硬兩種珊瑚。如果把珊瑚礁比作一棟棟樓房，那么硬珊瑚就是構建樓房的材料。硬珊瑚中的珊瑚蟲能合成碳酸鈣骨架。當珊瑚蟲死后，它們形成的骨架留下來，作為下一批珊瑚蟲的“地基”。軟珊瑚，顧名思義，不會合成碳酸鈣骨架，它們有著肥厚的肉質組織，其中遍布著許多用于支撐肉質組織的微小骨針。夜晚時，蟲黃藻休息，珊瑚蟲開始活動。珊瑚蟲從珊瑚的孔洞中伸出觸手，白天沉寂的珊瑚此時蘇醒過來。珊瑚蟲小小的觸手前端有刺細胞，能捕捉經過的浮游生物。

多數珊瑚蟲都喜歡溫暖的海水，所以珊瑚基本只分布于熱帶海域。然而，如果海水溫度繼續上升，熱帶海域將不再適合珊瑚蟲生存。科學家們過去認為，淺水珊瑚或許能向更深、更涼爽的水域遷移，尋找避難所。但珊瑚蟲體內熒光蛋白機制的發現表明，“珊瑚搬家”沒那么簡單。如果珊瑚無法靠自身合成熒光蛋白，就難以適應低光照的深海。因此，并非所有的淺水珊瑚都有“搬家”這條退路。

防曬霜和沉船危害珊瑚？

制造珊瑚礁的珊瑚蟲很脆弱，它們幾乎只能在溫暖、清澈、低營養化的淺水中生活并繁衍。生活在太平洋遠海島嶼周圍的珊瑚礁主要面臨兩大威脅。其一是氣候變化帶來的海水變暖。當溫度過高，藻類會離開珊瑚，導致珊瑚逐漸白化。其二是海水酸化，珊瑚是珊瑚蟲沉積的碳酸鈣骨架。酸化的海水會讓碳酸鈣的腐蝕速度超過沉積速度，珊瑚就很難長大。氣候變化可能導致海平面上升，熱帶風暴頻率、強度和分布發生變化，洋流運動改變。這些變化可能會威脅全世界的珊瑚礁健康。

某些個人護理產品也會危害珊瑚。2013年，科學家發現許多香皂、化妝品和體味遮蓋用品中含有的二苯甲酮一2對珊瑚蟲有巨大毒性。2016年，科學家在防曬霜中發現了另一種同樣對珊瑚有劇毒的物質：二苯甲酮-3。除了從游泳者身上直接溶入海水之外，這兩種物質還會混在生活污水中，最終進入大海。它們會破壞珊瑚蟲的DNA結構，造成珊瑚畸形，增加珊瑚白化風險，導致珊瑚蟲死亡。

沉船對珊瑚礁的影響巨大，尤其是位于太平洋遠海島嶼附近的珊瑚。從目前收集到的大量沉船報告中，科學家發現沉船附近的珊瑚礁普遍大面積消失。這其中，沉船直接砸壞的珊瑚礁還只是少數，更多珊瑚礁消失是因為沉船釋放的鐵。海水中突然出現的鐵元素導致肉質藻類、藍綠藻墊、黑色的蘑菇珊瑚快速生長，搶占硬珊瑚的生態位，導致健康的硬珊瑚面積減少。其他危害珊瑚生長的物質還包括殺蟲劑、除草劑、涂料、重金屬、泄露的原油等等。

清理珊瑚垃圾

夏威夷主島西北方坐落著7座較小島嶼，被稱為夏威夷西北群島。因為這些小島嶼距離夏威夷主島較遠，因此罕有人踏足島上，群島附近的珊瑚礁也格外美麗。但即便地處偏遠，該地還是受到大量海洋垃圾威脅。夏威夷西北群島剛好位于北太平洋環流路徑上，因此大量海洋垃圾順著洋流移動到夏威夷西北群島。垃圾給這里的珊瑚礁造成了麻煩。

2018年，NQAA的海洋垃圾處理小隊來到夏威夷西北群島，清理珊瑚礁上的垃圾。小隊成員駕船往返于島嶼之間，沿途搜尋水下礁石中被遺棄的漁網、塑料垃圾等廢物，并小心翼翼地清除這些危害珊瑚礁以及海龜、海獅等海洋野生動物生存的垃圾。

“珍珠與赫密士環礁”周長約22千米，乘坐小船執行清理任務的小隊成員沒過多久就迷失在珊瑚礁中，找不到方向。鑒于環礁面積巨大，小隊成員首次采用小型無人機從天空拍攝環礁照片，用于尋找遺失的漁具。發現漁具位置后，他們乘坐小船前去打撈。被遺棄的漁網會磨損、折斷珊瑚礁，有些漁網的網繩有成年男人的手腕那么粗，其中一些和珊瑚礁融為一體，導致珊瑚蟲無法從海水中獲得食物。漁網纏上珊瑚礁后，幼年珊瑚很容易折斷，并吸附在浮球的網上，導致浮球重量增加，漁網整體沉入水下。在海浪和洋流帶動下，漁網被帶至島嶼周圍的“沙邊界”，被較高的沙坡阻攔無法繼續前進，從而堆積在沙邊界外圍，形成一個環繞島嶼的垃圾帶。

修復珊瑚

珊瑚礁形成需要數千年，卻很容易毀于一旦。2017年，颶風“哈維”席卷美洲，造成上千億美元的經濟損失，也讓波多黎各附近海域的珊瑚礁大面積受損。2018年，不少民間組織和NOAA合作，對在颶風中受損的珊瑚礁進行修復。

搶救團隊分為兩組。科研團隊負責調查海底環境并收集數據，評估受損情況并劃出熱點修復區域。修復團隊要潛入水下，從海底挖掘折斷的珊瑚，用小刀將海床上的沉積物和生物墊刮掉，再用特殊配方的水泥把折斷的珊瑚重新固定在硬質海床上。20世紀踟年代，科學家首創用水泥加石膏混合物修復珊瑚的技術。這種混合物在水下也能快速硬化，因此被全球珊瑚修復工作者廣泛使用。除了水泥，還可以用尼龍扎帶將小塊珊瑚固定在被稱為珊瑚苗圃的架子上，等到小珊瑚長大再把它們固定到海床上。此外，還可以用釘子將散落在海底的小塊珊瑚重新移植到珊瑚礁上。

除了直接修復，珊瑚也可以人工培養。最簡單的方法是收集珊瑚的斷枝。一個海灣一次退潮會將大量斷枝沖上岸。收集來的斷枝被固定在海底人造支架上生長。除了斷枝，每逢珊瑚生殖季到來，人們可以采集到大量的珊瑚蟲的精子和卵子。經過實驗室育種，并在海洋中將珊瑚養殖到適合的大小后，就可以將小塊珊瑚移植到珊瑚礁上。

珊瑚對海洋的重要性，就像樹木對于森林。既然我們離不開樹木，那么我們也同樣離不開珊瑚。

（責任編輯王川）

評估珊瑚礁健康狀況的手段

快速生態評估：水肺潛水員沿珊瑚礁最長對角線游泳行進，并在需要時停在珊瑚礁上方拍攝和記錄珊瑚及魚類等生物。

遠程攝像機調查：調查人員遠程操縱水下攝像機捕獲底棲棲息地和珊瑚種群的鏡頭。

海水化學分析：對海水進行采樣，以監測其溫度、鹽度、養分和酸化程度，并與長期數據進行對比。

珊瑚生長率：珊瑚“核心”有年輪，可用于判斷珊瑚年齡。

碳酸鈣沉積速度：在珊瑚礁上安裝“鈣化吸附裝置”，測量碳酸鈣沉積速度。

生物侵蝕率：海水酸化會腐蝕珊瑚礁。如果珊瑚礁的侵蝕速度超過其生長速度，珊瑚骨架將會變弱，最終，大型珊瑚礁將被分解為碎石、沙子和淤泥。

珊瑚礁生物多樣性：檢查珊瑚礁的生物多樣性和群落結構。

冷水珊瑚

暖水珊瑚一般都生活在陽光充足、距離海面50米以內的溫暖淺海.不過，一些珊瑚也生活在50-3000米的不透光區，它們被稱為冷水珊瑚。目前冷水珊瑚的生存深度紀錄是6300多米。和主要為礁狀的淺水珊瑚比較，冷水珊瑚多為樹狀、羽狀、柱狀或扇狀，某些冷水珊瑚可高達數米。冷水珊瑚和海綿是許多魚、蝦、蟹等動物的棲息地。

冷水珊瑚主要生長在強洋流對流區的碳酸鹽巖上，這里暗流洶涌。強洋流對流催生了局部垂直湍流，在營養豐富的淺海和貧瘠的深海之間開辟了一條條垂直的“食物快速通道”，淺海豐富的有機質被運送到深海。冷水珊瑚只要棲息在垂直湍流經過的地方，就能捕獲來自淺海的藻類和浮游生物。海山和海底峽谷也是冷水珊瑚的主要棲息地.

珊瑚熒光

生活在淺水海域的珊瑚會發出綠色熒光，這是因為珊瑚蟲體內的熒光蛋白能夠吸收陽光中強烈的紫外線，并轉化為其他波長的光釋放出來，避免珊瑚蟲的遺傳物質受損。熒光蛋白就好像珊瑚的“防曬霜”。深海珊瑚不需要“防曬霜”，那這熒光對冷水珊瑚有什么用？直到2017年科學家才找到答案。原來，珊瑚是利用自身合成的熒光蛋白為蟲黃藻補光。科學家發現，某些冷水珊瑚利用自身合成的一種紅色熒光蛋白吸收進入海底的藍色光，將其轉化為紅色光向外發散。相比藍光，紅光波長更長，因此穿透力更強。這樣一來，進入珊瑚組織被蟲黃藻利用的光量就更多，蟲黃藻就能合成更多糖。