導(dǎo)讀海洋中的綠洲分布在南北緯30度熱帶和亞熱帶淺水區(qū)的珊瑚礁是自然界最壯觀、最奇妙的“創(chuàng)造”之一。珊瑚礁的美麗在于它的顏色和多樣性。珊瑚是由珊瑚蟲組成的，還有各....

海洋中的綠洲

分布在南北緯30度熱帶和亞熱帶淺水區(qū)的珊瑚礁是自然界最壯觀、最奇妙的“創(chuàng)造”之一。

珊瑚礁的美麗在于它的顏色和多樣性。珊瑚是由珊瑚蟲組成的，還有各種各樣的奇怪的海洋動(dòng)物，它們在珊瑚周圍游動(dòng)、爬行和滑行。它是許多動(dòng)植物的家園。據(jù)說世界上50萬種海洋動(dòng)物中有四分之一生活在珊瑚礁水域。此外，一些生活在海洋中的魚類將利用珊瑚礁作為產(chǎn)卵和飼養(yǎng)幼魚的場所。

世界上最大最美麗的珊瑚礁是澳大利亞的大堡礁。它北起托瑞海峽，南至弗雷澤島附近，全長2000多公里。北面不到2公里，南面150多公里。由2900多個(gè)島礁組成，總面積20.77萬平方公里。這個(gè)巨大的“工程”的建設(shè)者竟然是直徑只有幾毫米的腔腸動(dòng)物——珊瑚蟲。

屬于海洋無脊椎動(dòng)物的珊瑚在珊瑚群表面只有幾毫米的薄層，但各種造礁珊瑚和其他造礁生物不斷分泌和積累的碳酸鹽骨骼，最終形成厚度可達(dá)千米、長度可達(dá)2000千米的碳酸鹽結(jié)構(gòu)，這是地球表面任何其他生物都難以匹敵的。

珊瑚蟲之所以能夠不斷大量繁殖，和分泌石灰質(zhì)骨骼，其秘訣在于珊瑚蟲與巨大數(shù)量的單細(xì)胞植物蟲黃藻互利共生：珊瑚為蟲黃藻提供棲身之所；黃藻利用珊瑚的代謝產(chǎn)物進(jìn)行光合作用，合成有機(jī)物，進(jìn)而加速有機(jī)碳循環(huán)與鈣離子沉淀形成珊瑚的“骨骼”。一些有機(jī)物以黏液的形式被分泌到黃藻體內(nèi)，成為其他海洋小生物生存的營養(yǎng)物質(zhì)。可以說，海洋豐富的生態(tài)系統(tǒng)是在珊瑚蟲的基礎(chǔ)上形成的。

除了為珊瑚蟲提供營養(yǎng)和形成珊瑚“骨骼”外，蟲黃藻還為珊瑚提供多彩的顏色。由于蟲黃藻本身含有多種色素，在正常水溫條件下，它們總是與珊瑚共存，因此帶給珊瑚以藍(lán)色、紅色或黃色的美麗顏色。

珊瑚礁對沿海居民有重大作用，它們不僅可以抵抗風(fēng)浪侵襲海岸，而且為人類提供海洋水產(chǎn)品、海洋新藥材料。

不幸的是，近20年來人為因素所引起的熱帶海岸大規(guī)模開發(fā)、過度捕撈海產(chǎn)、水體污染以及全球氣候變化等因素，使得許多珊瑚礁受到嚴(yán)重破壞，面臨絕境。

消失的珊瑚礁

早在上世紀(jì)90年代，人們就發(fā)現(xiàn)珊瑚礁正經(jīng)歷著越來越明顯的大規(guī)模變化，但究其原因，尤其是在評價(jià)全球氣候變化對珊瑚礁的影響方面，還存在許多爭論。1994年，由15名研究氣候變化對珊瑚礁影響的專家組成的專家組也發(fā)表報(bào)告說，珊瑚礁生存的主要壓力來自人類活動(dòng)，氣候變化對珊瑚礁的威脅還很遠(yuǎn)。

1997年年中至1998年底，全球范圍內(nèi)出現(xiàn)了40多年來最大規(guī)模的石珊瑚（及軟珊瑚、硨磲、海綿等）白化現(xiàn)象（由于珊瑚中共生蟲黃藻的喪失，珊瑚蟲呈透明狀態(tài)，顯現(xiàn)出珊瑚白色的骨骼）和死亡事件，包括水深40米的珊瑚和生長1000年的珊瑚（有人據(jù)此判斷）印度洋珊瑚礁的流失率高達(dá)50%，淺水區(qū)和分支狀珊瑚受害尤其嚴(yán)重。

在此之前，人們開始關(guān)注氣候變化。早在1998年就出現(xiàn)了全球最高氣溫和最強(qiáng)的厄爾尼諾-拉尼諾現(xiàn)象，導(dǎo)致當(dāng)年海表溫度異常升高。珊瑚礁的白化事件和高溫發(fā)生的時(shí)間如此巧合，以至于我們不得不思考它們之間是否有必然的聯(lián)系。因此，氣候變化確實(shí)影響珊瑚礁的觀點(diǎn)才逐漸被研究人員所接受。

如果說1998年的大規(guī)模珊瑚白化死亡只是一次意外，甚至是千年一遇的極端事件，那么近年來各海域頻繁發(fā)生的珊瑚白化事件已經(jīng)給人們敲響了警鐘。2015年夏季，加勒比海珊瑚礁區(qū)再次發(fā)生異常高溫和大規(guī)模珊瑚白化事件。超過50%的珊瑚白化發(fā)生在珊瑚礁區(qū)，其中一半很快死亡。世界其他地區(qū)也發(fā)生過珊瑚礁的白化現(xiàn)象。而且，隨著全球氣候變暖的發(fā)展，1998年和2015年的珊瑚白化事件越來越頻繁，漂白程度也越來越嚴(yán)重。一系列證據(jù)表明，全球變暖已被認(rèn)為是未來珊瑚礁面臨的最大威脅。

盡管人類活動(dòng)也會(huì)對珊瑚礁產(chǎn)生不利影響，但這種影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上氣候變化對珊瑚礁的影響程度。根據(jù)全球珊瑚礁監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)(GCRMN)2000年的統(tǒng)計(jì)報(bào)告，1998年的白化事件導(dǎo)致全球珊瑚礁損失16％(雖然部分白化的珊瑚礁在隨后的時(shí)間內(nèi)得到不同程度的恢復(fù)。

致命的溫度

全球氣候變化對珊瑚礁的影響包括溫室氣體增加引起的海水全球變暖、海洋酸化、海平面上升以及風(fēng)暴頻率和強(qiáng)度的增加，其中前兩個(gè)因素影響最大。這是因?yàn)樵旖干汉鲗儆跓釒郝洌瑴囟仁撬鼈儤O其重要的生態(tài)因子。生長區(qū)海水溫度18-29℃，最適溫度18-20℃，16-17℃，珊瑚停止進(jìn)食，13℃為致死溫度。溫度過高或過低都不利于造礁珊瑚的生長或生存。

結(jié)果表明，全球變暖對珊瑚礁的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：由于冬季低溫上升，寒潮頻率降低，高緯度地區(qū)造礁珊瑚生長條件得到改善，甚至出現(xiàn)向高緯度擴(kuò)張的趨勢，例如，我國雷州半島西南部熱帶北緣華南大陸唯一的珊瑚礁區(qū)，近10余年來出現(xiàn)珊瑚自然恢復(fù)過程，另一方面，由于夏季海表溫度異常升高，導(dǎo)致共生蟲黃藻逸出和珊瑚礁白化、死亡事件增多，情況加劇。珊瑚白化代表珊瑚面對海表溫度異常升高等環(huán)境壓力的即時(shí)反應(yīng)，珊瑚白化也是珊瑚礁在全球變暖沖擊下，最早表現(xiàn)出來的征兆。。

失去共生藻的白化珊瑚將無法再從共生藻光合作用的產(chǎn)物獲得賴以維持生命最重要的能量，因而無法生存下去。導(dǎo)致珊瑚白化的溫度臨界值是表層水溫超過當(dāng)?shù)叵募咀罡邷?℃，大致在30℃左右，低緯度海區(qū)略高，較高緯度海區(qū)略低。考慮到上個(gè)世紀(jì)人類活動(dòng)導(dǎo)致的大氣溫室氣體增加已經(jīng)導(dǎo)致全球地面平均氣溫升高約0.6℃，熱帶珊瑚礁區(qū)水溫上升約0.5℃，預(yù)計(jì)全球平均地表溫度在1990～2100年期間增加1.4～5.8℃。即使現(xiàn)在停止所有溫室氣體排放，本世紀(jì)末全球平均地表溫度幾乎肯定至少還會(huì)上升1℃，珊瑚白化必然會(huì)更加頻繁和嚴(yán)重。如果全球平均氣溫上升2℃以上，預(yù)計(jì)兩次白化之間，珊瑚將沒有足夠的恢復(fù)時(shí)間，珊瑚礁將在世界許多淺海區(qū)消失。

這意味著，如果沒有強(qiáng)有力的全球氣候政策，預(yù)計(jì)本世紀(jì)束珊瑚礁會(huì)不可避免地成為因全球氣候變化而消失的第一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。

全球變暖對珊瑚礁影響的嚴(yán)重性還在于，珊瑚及其共生藻對全球變暖的適應(yīng)性遺傳變化無法保持與氣候變化同步。過去，有科學(xué)家認(rèn)為，珊瑚蟲可能存在通過改變共生藻組合(不耐熱的c型變成較耐熱的D型)以忍受和跟上未來海溫升高的適應(yīng)性機(jī)制。

但科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，受海溫升高嚴(yán)重影響而白化和死亡的礁區(qū)的珊瑚，包含較多耐熱的D型共生蟲黃藻，并且在重大白化事件前后，他們也沒有觀測到珊瑚與蟲黃藻伙伴關(guān)系的持久性變化。近20年來的觀測記錄表明，珊瑚熱壓力臨界值相對穩(wěn)定，并沒有隨氣溫升高而向上移動(dòng)。退一步說，即使這種適應(yīng)性確實(shí)存在，其遺傳變化的速度也依然趕不上白化事件的發(fā)生頻率。

變酸的環(huán)境

全球氣候變化對珊瑚礁的影響還通過海洋酸化體現(xiàn)出來。所謂海洋酸化，即全球大氣C02濃度增加導(dǎo)致表層海水酸化(更準(zhǔn)確地說，是海洋的微堿狀態(tài)減弱)和海洋碳酸鹽系統(tǒng)改變。這一過程會(huì)嚴(yán)重影響珊瑚礁等海洋鈣質(zhì)生物的鈣化過程。現(xiàn)在表層海水全球平均酸堿度(pH)已經(jīng)比工業(yè)革命前降低了0.1單位，預(yù)計(jì)在未來40～50年內(nèi)表層海洋的C02水平將達(dá)到工業(yè)化前水平的兩倍(560ppm)，海水pH將再降低0.2單位。表層海水中CO：濃度和氫離子濃度的增加，將導(dǎo)致海水溶解的碳酸氫鹽增加和碳酸鹽減少。

海水中溶解的CO：和碳酸氫鹽能夠用于光合作用，有利于海草和一些海洋藻。然而，碳酸鹽離子濃度減少會(huì)降低許多造礁生物形成碳酸鈣骨骼的能力。科學(xué)家預(yù)測，幾乎所有熱帶和冷水珊瑚的鈣化率到2050年都會(huì)降低20％～50％。極端_條件下某些種珊瑚將完全喪失骨骼，它們不能建礁或?yàn)樯汉鹘柑峁┓?wù)。有證據(jù)顯示，目前珊瑚的生長率已經(jīng)比工業(yè)革命前降低15％，原因可能與海洋酸化、海洋升溫或其他因素有關(guān)。

鈣化率降低會(huì)導(dǎo)致珊瑚生長減緩，珊瑚骨骼形成速度變慢，削弱其抵抗侵蝕、風(fēng)暴破壞和敵害侵害的能力。最終珊瑚礁將由凈建造轉(zhuǎn)變?yōu)閮羰ィㄟ^礁體建造“跟上”預(yù)期的海平面上升的生物地貌功能也因此而削弱或失去。

美國海洋與大氣局(NOAA)的衛(wèi)星監(jiān)測揭示，熱帶海洋近10年正以更快的速率變暖，預(yù)計(jì)僅僅剩下8～10年時(shí)間扭轉(zhuǎn)潮流，因?yàn)榇髿釩O，達(dá)到450ppm，海水將變得更酸，挽救珊瑚礁的努力也會(huì)變得非常困難。

目前，人們對氣候變化所致珊瑚礁的變化方面仍有許多不清楚的地方，比如，研究人員發(fā)現(xiàn)一些珊瑚礁生物突然消失，如荷屬安第列斯群島一種五彩繽紛的棘皮動(dòng)物海百合、

佛羅里迭角的棘皮動(dòng)物海蛇尾、

西澳大利亞珊瑚礁的海蛇等不見了。

人們懷疑這些動(dòng)物相當(dāng)于礦工在井下檢測瓦斯的金絲雀或陸地的青蛙，它們可能具有預(yù)示氣候變化導(dǎo)致更多物種滅絕來臨的警示意義。

保護(hù)珊瑚礁的競賽

20世紀(jì)90年代以來，為保護(hù)珊瑚礁，防止其成為地球上第一個(gè)消失的生態(tài)系統(tǒng)，各國都開展了一系列的保護(hù)行動(dòng)。美國計(jì)劃到2025年珊瑚礁完全保護(hù)區(qū)面積達(dá)到保護(hù)區(qū)面積的20％。澳大利亞把大堡礁保護(hù)區(qū)內(nèi)的完全保護(hù)區(qū)面積從1981年的5％擴(kuò)大到33％……

2018年7月，在美國佛羅里達(dá)舉行的第11屆國際珊瑚礁研討會(huì)上，3500名科學(xué)家和管理者提出，為限制氣候變化對珊瑚礁的不利影響，各國必須采取一致行動(dòng)，減少溫室氣體排放，避免大氣中二氧化碳濃度超過450-500ppm，減少水質(zhì)污染、有害捕撈和生境破壞等人類活動(dòng)的動(dòng)態(tài)影響，努力提高和保持珊瑚礁的恢復(fù)力，增強(qiáng)珊瑚礁在氣候變化壓力下的生存能力，為珊瑚礁贏得應(yīng)對氣候變化的重要恢復(fù)時(shí)間；同時(shí)，加大研究力度和財(cái)政投入，如在嚴(yán)重白化事件期間，對珊瑚礁區(qū)域進(jìn)行保護(hù)。

1989年，一些科學(xué)家指出，珊瑚礁等熱帶淺水生態(tài)系統(tǒng)的未來“取決于兩種速度之間競爭的結(jié)果”：一是熱帶淺水生態(tài)系統(tǒng)不斷加速衰退和消失的速度；另一個(gè)是人們發(fā)展生態(tài)學(xué)和社會(huì)學(xué)上完美的海岸帶管理模式和關(guān)于生物保護(hù)價(jià)值的有效的公眾教育的速度”。

幾十年過去了，競賽仍在繼續(xù)。