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物种日志 |2045 年全球 74% 的珊瑚将受侵袭,怎么治好它的“白化病”?

前瞻网 10-20

最近,《自然》的图片团队选出了 9 月最震撼的科技图像,这些图像聚焦展示了气候变化和环境污染带来的一幕幕震撼场景。

其中,一张珊瑚的 " 防晒照 " 相信吸引了不少人的注意。原来,珊瑚也受不了阳光要防晒了?

据悉,强烈的阳光让珊瑚面临着潜在的致命白化危机,它们中的一些自己产生了颜色鲜艳的荧光色素,这是它们为防止过热做的最后一搏。这些蛋白质犹如化学防晒剂,可吸收并反射那些可能伤害珊瑚共生藻的太阳光成分。

(图文无关)

为了 " 自保 ",看来频频受灾受难的珊瑚是越来越坚强了。

数据显示,过去 20 年,大堡礁珊瑚已经历 4 次严重的大规模白化事件:

2006 年,严重的珊瑚白化侵袭了世界上最大的珊瑚礁——澳洲南部的大堡礁,《自然》杂志还专门调研这场灾难并出了份 " 尸检报告 "。琥珀色的鹿角珊瑚和扁平的扇形板状珊瑚——遭受了最惨烈的伤亡。破坏已遍及整个生态系统。

在 2016 年和 2017 年的夏季,海洋热浪导致 60% 的澳洲大堡礁珊瑚遭遇两次大规模的白化,这一现象使研究人员倍感 " 生态悲痛 "。

到 2018 年中旬,调查称大堡礁的珊瑚一半以上已经 " 死亡 ",彻底白化后的珊瑚 " 尸骨 " 在海水中一片死寂,场面让人痛心噤声。

这场灾难怎么发生得这么快?事实上海水温度的上升就可以轻易做到这一点。2015 年底,太平洋陷入了有史以来规模最大的厄尔尼诺事件之一。厄尔尼诺现象是一系列全球天气症状的统称,这些症状通常会升高全球气温并改变降水模式。类似厄尔尼诺现象的条件曾经袭击过大堡礁数千次,但 2016 年的事件却见证了全球海洋温度的持续猛增。在 2016 年漂白事件中丧生的所有珊瑚中,约有 50%在秋季和冬季死亡。而近两年来的高温炎热天气,相信很多人早已经见怪不怪了。

珊瑚礁死亡带来的 "连锁效应"

如果珊瑚礁继续死亡,全球海岸线将受到严重打击。

根据国家海洋和大气管理局的说法,珊瑚礁是海岸线的天然保护,吸收了 97%的波浪能量,以防止因海流和暴风雨造成的侵蚀和潜在的财产损失。

它们也是所有海洋生物的 25%的家园,是保护海洋生物多样性的热带雨林。原本物种丰富的珊瑚礁群发生退化,还导致鱼类、海鸟等生物的栖息环境遭到压缩。

但《自然气候变化》杂志上发表的研究显示,2045 年全球 74%的珊瑚将会白化。生物学家 Ove Hoegh-Guldberg 也表示,到 2050 年,全球变暖预计将消灭 90%的剩余珊瑚。数名科学家在英国《自然》期刊上发表文章称,如果气候变暖以目前的速度持续下去,那么到 2070 年,全世界的珊瑚礁可能会全部消失。这些数字无疑是可怕的!

造成珊瑚白化的原因有哪些?它们如何带来影响?

三十年前,大规模的珊瑚白化现象比较罕见,但近年来却越来越多地出现。这表明,自然环境因为人类已经衰竭。造成这一让人触目惊心的景象,背后有哪些原因呢?

近年来的研究指出,珊瑚可能经由两种途径而白化:

1)单位面积珊瑚组织内,所含共生藻的数目减少;

2)每一共生藻所含的色素量减低;而且不同种类的珊瑚可能经由不同的机制而白化。

目前,大多数的珊瑚主要是由于共生藻(zooxanthellae)的数量减少而导致白化,只有少数的珊瑚因光合色素的散失而白化。

科学家们表示,随着海洋酸性的不断增高、海水温度日益上升,加上数以千万计前往观赏珊瑚礁的潜水爱好者、游客和野生动物爱好者,使得珊瑚礁受到毁灭性的破坏。

珊瑚白化的直接外因表现为四种形式:1)海洋温度升高;2)雷电、人类遗留物(如防晒霜)等造成的化学物质沉积形成污染;3)过度曝光在阳光下;4)搁浅浅滩阻碍生长。

这种破坏也将成为那些依赖珊瑚礁为生和觅食的热带海洋鱼类及海洋生物的灾难。由于海洋温度不断升高,致使珊瑚所依赖的海藻减少,珊瑚也因此更易受到白化的影响。

可以看到,海水温度的升高带来的影响是最直观的。为此科学家还专门做了实验,以印证它带来的关联变化。他们通过卫星观察了大堡礁的所有 3,863 个组成礁,然后亲自进行了调查,休斯的研究小组还提出了新的指南,以预测整个礁石何时会褪色。

他们发现,即使在我们看来很小的热量变化,也会让珊瑚变得非常脆弱。在温度升高 2 ℃的几周内,当地大部分的珊瑚都会轻度漂白。在升高 4 ℃的情况下,该地区的珊瑚将开始白化死亡。休斯说,如果当地的珊瑚礁温度升高达到 6 ℃,将遭受与 2016 年相当的 " 灾难性死亡 "。

这些区别不只是学术上的。宣布物种 " 濒危 " 或 " 受到威胁 " 的全球组织国际自然保护联盟(IUCN)目前正在为生态系统建立类似的规模等级。该联盟的负责人希望,很快能像保护大熊猫和山地大猩猩一样,将单个生态系统列为 " 濒危 "。

这样的举动一点都不为过。《自然气候变化》最近的一项研究发现,如果世界平均变暖 2 ℃,那么即使在非厄尔尼诺年份,海洋温度也将持续超过 2016 年的水平。在今年 1 月发布的另一项研究中,科学家对 35 年来全球 100 座珊瑚礁的观测进行了调查。他们发现,大规模漂白事件的发生频率已经是 1980 年代初的 5 倍。

其他研究表明,漂白期之间的时间现在减少了,通常不到 10 年,随后它们就会因恢复不过来而直接死亡。研究指出,就位于热带的 100 处珊瑚礁而言,上世纪 80 年代,白化现象平均每 25 年发生一次,到 2010 年左右平均每年 6 年就发生一次。气候模型预测,到 2035 年,平均每五年就会发生一次珊瑚白化事件,如果全球变暖问题没有发生实质性的改变,那么到 2044 年之后,珊瑚白化事件每年都会发生一次。

研究人员提醒,随着气候变化影响持续升级,珊瑚礁的未来充满了不确定性。

珊瑚白化还能恢复吗?

由于周围环境的变化,珊瑚会出现生长不良的情况,俗称白化(Coral Bleaching),这并不等同于珊瑚死亡,如果生长环境得到良好的改变,珊瑚白化并不是不可逆转的,而是可以恢复得到缓解。

当凝视它们坚硬粗糙的外部时,我们很容易忘记珊瑚是动物。其实,珊瑚白化就是失去了体内的共生藻,丧失了原本的颜色,呈现出珊瑚本身白而透明骨骼的颜色来。

因此我们看到珊瑚五彩缤纷的颜色,实际上是共生藻的颜色——虫黄藻,两者是互相依存的,虫黄藻在白天进行光合作用为珊瑚提供能量,夜晚珊瑚则捕食为虫黄藻提供食物,没了虫黄藻珊瑚就容易被活活 " 饿死 "。

珊瑚对生长环境的要求十分苛刻,这也是为什么珊瑚分布区域少的原因了,而全球气温变暖(或海水温度在某些年份骤然下降),海洋环境受到污染,以及海洋生物过度捕捞,都会影响珊瑚的生长。甚对一些地区而言,其本身环境就更容易导致珊瑚白化——以大堡礁为例,中部和北部珊瑚礁群的成年珊瑚寿命受全球变暖等因素的影响更大。

珊瑚白化在短时期内,它本身还是一定的耐受能力,在环境趋于稳定后还是可以恢复的(需要数年甚至数十年时间),但是长期处于白化状态,就难以生存下来了。

一项新研究发现,尽管白化事件威胁大堡礁珊瑚,但能够 " 熬过 " 白化的珊瑚会变得更为坚韧,能更好地抵御环境压力。

有哪些手段可以治好它的 " 白化病 "?

珊瑚白化如此严重,背后因素又如此复杂。那么,我们还可以通过哪些手段来治好它的 " 白化病 "?

- 减少碳排放、减少海洋干扰与污染

毫无疑问,减少温室气体的排放,减少人类对海洋的干扰和污染是拯救珊瑚最根本的途径。

- 禁止防晒霜

佛罗里达州的一名参议员希望完全禁止某些防晒霜,因为它们可能会对海洋生物造成危害。2018 年,夏威夷通过一项新法案,禁止人们使用对珊瑚礁产生危害的防晒霜,以保护夏威夷的珊瑚礁和旅游业。这个新禁令可能于 2021 年正式生效。

- " 剿灭 " 长棘海星

长棘海星,又名刺冠海星,人称 " 珊瑚杀手 ",喜食珊瑚虫,能够造成活珊瑚大量死亡。而且长棘海星就像是海中蝗虫,扩散速度很快。澳大利亚当局近两年通过 " 打毒针 " 方法除害,成功消灭了超过 25 万棘冠海星。

- 海床移植珊瑚进行重建

澳大利亚科学家已经在大堡礁进行海床播种,移植珊瑚以重建珊瑚群。珊瑚产卵时间只有约 48 至 72 小时,其繁殖季节也已于几天前开始,因此如何科学地 " 播种 " 成为了一大问题。如今,不少项目会利用潜水机器人进行投放。

- 3D 打印珊瑚营地

研究表明,一些鱼类很乐意在 3D 打印的珊瑚礁中穿梭,就像在真实环境的珊瑚礁中一样。使用可生物降解材料制作的 3D 打印珊瑚,有望缓解珊瑚退化,并且不会对珊瑚礁鱼类或繁殖珊瑚物种产生有害影响。如今 3D 打印珊瑚的试验装置在地中海、加勒比海、波斯湾和澳大利亚投入运行。

- 先保护好岸边的红树林

美国地质调查局的科学家们则指出了另外一条拯救珊瑚礁的途径:先拯救红树林。红树林根系错综复杂,能够保护海岸免受海水侵蚀,还能充当珊瑚的避难所。

- 打造 " 超级珊瑚 "

人们正尝试用繁育技术拯救珊瑚。科学家分别将 " 怀孕 " 的珊瑚放置在模拟气候变暖的水族箱中,然后评估表观遗传特征是否被传给了下一代。如果可以,那么这些代代相传的分子就可以促成 " 超级珊瑚 " 的诞生,比起自然中的珊瑚,它们面对气候变化时更加强悍。

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