珊瑚礁白化危机

段景颐

2017年，新喀里多尼亚发生怪事：某些岛屿附近海水中，成片的珊瑚突然闪耀紫色荧光，格外显眼。当地年纪最大的老人一辈子都没见过这种景象。其实，他们不知道这是珊瑚死前的独特现象。荧光来自珊瑚体内的荧光蛋白。水温过高导致珊瑚虫排出体内寄生的虫黄藻。没有了虫黄藻的阻挡，珊瑚荧光蛋白发出的荧光会更加显眼，这才有了珊瑚发出荧光的现象。这种景象对珊瑚十分危险：没有虫黄藻这个主要营养物质提供者，珊瑚终将死亡。

虫黄藻和珊瑚分家除了造成珊瑚发光，更主要的影响还是造成珊瑚白化，这是因为珊瑚的颜色其实是珊瑚组织中虫黄藻的颜色。珊瑚由碳酸钙质的珊瑚骨骼和珊瑚虫构成，在珊瑚虫体内又寄生着虫黄藻。珊瑚虫为虫黄藻提供庇护所和二氧化碳来源，虫黄藻则为珊瑚虫提供糖，二者谁也离不开谁。

珊瑚白化

2018年，NDAA（美国大气与海洋管理局）对外公布了一个惊人消息：2014～2017年的三年中，全球珊瑚礁经历了规模前所未有的白化。这三年间，全球海洋经历了前所未有的高温，加上海洋污染和过度捕捞，多方面原因共同造成了这次“全球珊瑚大漂白”。

1911年，人类在美国佛罗里达州首次观察到珊瑚白化现象。1929年，澳大利亚大堡礁出现珊瑚白化。在接下来的半个世纪中，珊瑚白化在全世界各地时有发生。进入20世纪80年代，全球各地的珊瑚白化现象开始周期性出现。这时期科学家以为珊瑚得了病，但这种看法随即被实验驳倒，因为能引起珊瑚白化的原因只有一个：水温上升2°C。

为什么海水温度上升2°C，珊瑚的反应会如此剧烈？对珊瑚来说，海水温度就像人类的体温。人发烧时身体会难受，珊瑚也如此。当海水温度升高时，虫黄藻会停止光合作用。珊瑚虫会察觉到这种变化。也许是觉得虫黄藻对自己不再有用，珊瑚虫会将体内的虫黄藻排出体外。但因为失去了重要的营养物质提供者，珊瑚虫会被逐渐饿死。

气候变化对珊瑚礁的影响可分为三个阶段：

几年内：温度升高导致珊瑚白化;

十几年内：海洋酸化加剧珊瑚礁碳酸钙结构分解;

几十年内：珊瑚礁结构全面脆弱化，更难以抵挡海上风暴引起的汹涌海流和侵蚀作用。

珊瑚礁是“海洋雨林”

珊瑚礁生态系统对海洋极为重要。虽然珊瑚礁只占海底总面积的1%左右，但是25%的己知海洋生物（包括鱼类、甲壳类、棘皮动物和海洋哺乳动物等生物）的生存都依赖珊瑚礁。因此，珊瑚礁也被称为“海洋雨林”。同时，珊瑚礁还关系着全世界5亿人的生活收入。

珊瑚礁中有软、硬两种珊瑚。如果把珊瑚礁比作一栋栋楼房，那么硬珊瑚就是构建楼房的材料。硬珊瑚中的珊瑚虫能合成碳酸钙骨架。当珊瑚虫死后，它们形成的骨架留下来，作为下一批珊瑚虫的“地基”。软珊瑚，顾名思义，不会合成碳酸钙骨架，它们有着肥厚的肉质组织，其中遍布着许多用于支撑肉质组织的微小骨针。夜晚时，虫黄藻休息，珊瑚虫开始活动。珊瑚虫从珊瑚的孔洞中伸出触手，白天沉寂的珊瑚此时苏醒过来。珊瑚虫小小的触手前端有刺细胞，能捕捉经过的浮游生物。

多数珊瑚虫都喜欢温暖的海水，所以珊瑚基本只分布于热带海域。然而，如果海水温度继续上升，热带海域将不再适合珊瑚虫生存。科学家们过去认为，浅水珊瑚或许能向更深、更凉爽的水域迁移，寻找避难所。但珊瑚虫体内荧光蛋白机制的发现表明，“珊瑚搬家”没那么简单。如果珊瑚无法靠自身合成荧光蛋白，就难以适应低光照的深海。因此，并非所有的浅水珊瑚都有“搬家”这条退路。

防曬霜和沉船危害珊瑚？

制造珊瑚礁的珊瑚虫很脆弱，它们几乎只能在温暖、清澈、低营养化的浅水中生活并繁衍。生活在太平洋远海岛屿周围的珊瑚礁主要面临两大威胁。其一是气候变化带来的海水变暖。当温度过高，藻类会离开珊瑚，导致珊瑚逐渐白化。其二是海水酸化，珊瑚是珊瑚虫沉积的碳酸钙骨架。酸化的海水会让碳酸钙的腐蚀速度超过沉积速度，珊瑚就很难长大。气候变化可能导致海平面上升，热带风暴频率、强度和分布发生变化，洋流运动改变。这些变化可能会威胁全世界的珊瑚礁健康。

某些个人护理产品也会危害珊瑚。2013年，科学家发现许多香皂、化妆品和体味遮盖用品中含有的二苯甲酮一2对珊瑚虫有巨大毒性。2016年，科学家在防晒霜中发现了另一种同样对珊瑚有剧毒的物质：二苯甲酮-3。除了从游泳者身上直接溶入海水之外，这两种物质还会混在生活污水中，最终进入大海。它们会破坏珊瑚虫的DNA结构，造成珊瑚畸形，增加珊瑚白化风险，导致珊瑚虫死亡。

沉船对珊瑚礁的影响巨大，尤其是位于太平洋远海岛屿附近的珊瑚。从目前收集到的大量沉船报告中，科学家发现沉船附近的珊瑚礁普遍大面积消失。这其中，沉船直接砸坏的珊瑚礁还只是少数，更多珊瑚礁消失是因为沉船释放的铁。海水中突然出现的铁元素导致肉质藻类、蓝绿藻垫、黑色的蘑菇珊瑚快速生长，抢占硬珊瑚的生态位，导致健康的硬珊瑚面积减少。其他危害珊瑚生长的物质还包括杀虫剂、除草剂、涂料、重金属、泄露的原油等等。

清理珊瑚垃圾

夏威夷主岛西北方坐落着7座较小岛屿，被称为夏威夷西北群岛。因为这些小岛屿距离夏威夷主岛较远，因此罕有人踏足岛上，群岛附近的珊瑚礁也格外美丽。但即便地处偏远，该地还是受到大量海洋垃圾威胁。夏威夷西北群岛刚好位于北太平洋环流路径上，因此大量海洋垃圾顺着洋流移动到夏威夷西北群岛。垃圾给这里的珊瑚礁造成了麻烦。

2018年，NQAA的海洋垃圾处理小队来到夏威夷西北群岛，清理珊瑚礁上的垃圾。小队成员驾船往返于岛屿之间，沿途搜寻水下礁石中被遗弃的渔网、塑料垃圾等废物，并小心翼翼地清除这些危害珊瑚礁以及海龟、海狮等海洋野生动物生存的垃圾。

“珍珠与赫密士环礁”周长约22千米，乘坐小船执行清理任务的小队成员没过多久就迷失在珊瑚礁中，找不到方向。鉴于环礁面积巨大，小队成员首次采用小型无人机从天空拍摄环礁照片，用于寻找遗失的渔具。发现渔具位置后，他们乘坐小船前去打捞。被遗弃的渔网会磨损、折断珊瑚礁，有些渔网的网绳有成年男人的手腕那么粗，其中一些和珊瑚礁融为一体，导致珊瑚虫无法从海水中获得食物。渔网缠上珊瑚礁后，幼年珊瑚很容易折断，并吸附在浮球的网上，导致浮球重量增加，渔网整体沉入水下。在海浪和洋流带动下，渔网被带至岛屿周围的“沙边界”，被较高的沙坡阻拦无法继续前进，从而堆积在沙边界外围，形成一个环绕岛屿的垃圾带。

修复珊瑚

珊瑚礁形成需要数千年，却很容易毁于一旦。2017年，飓风“哈维”席卷美洲，造成上千亿美元的经济损失，也让波多黎各附近海域的珊瑚礁大面积受损。2018年，不少民间组织和NOAA合作，对在飓风中受损的珊瑚礁进行修复。

抢救团队分为两组。科研团队负责调查海底环境并收集数据，评估受损情况并划出热点修复区域。修复团队要潜入水下，从海底挖掘折断的珊瑚，用小刀将海床上的沉积物和生物垫刮掉，再用特殊配方的水泥把折断的珊瑚重新固定在硬質海床上。20世纪踟年代，科学家首创用水泥加石膏混合物修复珊瑚的技术。这种混合物在水下也能快速硬化，因此被全球珊瑚修复工作者广泛使用。除了水泥，还可以用尼龙扎带将小块珊瑚固定在被称为珊瑚苗圃的架子上，等到小珊瑚长大再把它们固定到海床上。此外，还可以用钉子将散落在海底的小块珊瑚重新移植到珊瑚礁上。

除了直接修复，珊瑚也可以人工培养。最简单的方法是收集珊瑚的断枝。一个海湾一次退潮会将大量断枝冲上岸。收集来的断枝被固定在海底人造支架上生长。除了断枝，每逢珊瑚生殖季到来，人们可以采集到大量的珊瑚虫的精子和卵子。经过实验室育种，并在海洋中将珊瑚养殖到适合的大小后，就可以将小块珊瑚移植到珊瑚礁上。

珊瑚对海洋的重要性，就像树木对于森林。既然我们离不开树木，那么我们也同样离不开珊瑚。

（责任编辑王川）

评估珊瑚礁健康状况的手段

快速生态评估：水肺潜水员沿珊瑚礁最长对角线游泳行进，并在需要时停在珊瑚礁上方拍摄和记录珊瑚及鱼类等生物。

远程摄像机调查：调查人员远程操纵水下摄像机捕获底栖栖息地和珊瑚种群的镜头。

海水化学分析：对海水进行采样，以监测其温度、盐度、养分和酸化程度，并与长期数据进行对比。

珊瑚生长率：珊瑚“核心”有年轮，可用于判断珊瑚年龄。

碳酸钙沉积速度：在珊瑚礁上安装“钙化吸附装置”，测量碳酸钙沉积速度。

生物侵蚀率：海水酸化会腐蚀珊瑚礁。如果珊瑚礁的侵蚀速度超过其生长速度，珊瑚骨架将会变弱，最终，大型珊瑚礁将被分解为碎石、沙子和淤泥。

珊瑚礁生物多样性：检查珊瑚礁的生物多样性和群落结构。

冷水珊瑚

暖水珊瑚一般都生活在阳光充足、距离海面50米以内的温暖浅海.不过，一些珊瑚也生活在50-3000米的不透光区，它们被称为冷水珊瑚。目前冷水珊瑚的生存深度纪录是6300多米。和主要为礁状的浅水珊瑚比较，冷水珊瑚多为树状、羽状、柱状或扇状，某些冷水珊瑚可高达数米。冷水珊瑚和海绵是许多鱼、虾、蟹等动物的栖息地。

冷水珊瑚主要生长在强洋流对流区的碳酸盐岩上，这里暗流汹涌。强洋流对流催生了局部垂直湍流，在营养丰富的浅海和贫瘠的深海之间开辟了一条条垂直的“食物快速通道”，浅海丰富的有机质被运送到深海。冷水珊瑚只要栖息在垂直湍流经过的地方，就能捕获来自浅海的藻类和浮游生物。海山和海底峡谷也是冷水珊瑚的主要栖息地.

珊瑚荧光

生活在浅水海域的珊瑚会发出绿色荧光，这是因为珊瑚虫体内的荧光蛋白能够吸收阳光中强烈的紫外线，并转化为其他波长的光释放出来，避免珊瑚虫的遗传物质受损。荧光蛋白就好像珊瑚的“防晒霜”。深海珊瑚不需要“防晒霜”，那这荧光对冷水珊瑚有什么用？直到2017年科学家才找到答案。原来，珊瑚是利用自身合成的荧光蛋白为虫黄藻补光。科学家发现，某些冷水珊瑚利用自身合成的一种红色荧光蛋白吸收进入海底的蓝色光，将其转化为红色光向外发散。相比蓝光，红光波长更长，因此穿透力更强。这样一来，进入珊瑚组织被虫黄藻利用的光量就更多，虫黄藻就能合成更多糖。