海洋中的綠洲

分布于南北緯約30度之間熱帶和亞熱帶淺海區(qū)的珊瑚礁是大自然最壯觀、最美妙的創(chuàng)造物之一。

珊瑚礁的美麗在于它的色彩和多樣性，這里有構(gòu)成珊瑚的珊瑚蟲，還有游弋、爬行和滑過它周圍的各種奇異動物，這里是許許多多動植物的家園。據(jù)說在全球海洋中生息的50萬種動物中，有1／4生息于珊瑚礁海域。此外，有些在遠(yuǎn)洋生活的魚類會把珊瑚礁作為產(chǎn)卵和養(yǎng)育幼魚的地方。

世界上規(guī)模最大、景色最美的珊瑚礁是澳大利亞的大堡礁。它北起托雷海峽，南至弗雷澤島附近，長達(dá)2000余千米，其寬度由北部的不足2千米，向南展寬至150千米以上，由大約2900多個大小島礁組成，總面積達(dá)20.77萬平方千米。這項(xiàng)龐大“工程”的建造者，競?cè)皇侵睆街挥袔缀撩椎那荒c動物——珊瑚蟲。

屬于海生無脊椎動物的珊瑚蟲，在珊瑚群體表面是僅僅有幾毫米的薄層，但各種造礁珊瑚和其他造礁生物不斷分泌和堆積出的碳酸鹽骨骼，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；蟲黃藻則利用珊瑚蟲的代謝產(chǎn)物進(jìn)行光合作用，合成有機(jī)物供珊瑚蟲成長所需，進(jìn)而加速有機(jī)碳循環(huán)與鈣離子沉淀形成珊瑚骨骼。還有一部分有機(jī)物以黏液形式被分泌到蟲黃藻體外，成為海洋中其他小生物生存所依仗的營養(yǎng)成分?？梢哉f，海洋中豐富的生態(tài)系統(tǒng)是以珊瑚為基礎(chǔ)而形成的。

除了提供珊瑚蟲所需營養(yǎng)以及形成珊瑚骨骼外，蟲黃藻還賦予珊瑚五彩斑斕的色彩。因?yàn)橄x黃藻本身就帶有各種色素，在正常水溫條件下總是與珊瑚蟲共生，所以就給珊瑚礁染上藍(lán)色、紅色或黃色的光。

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。

消失的珊瑚礴

20世紀(jì)90年代以來，人們發(fā)現(xiàn)珊瑚礁正在經(jīng)歷越來越明顯的大尺度變化，但是對其中原因仍然有諸多爭論，特別是在全球氣候變化對珊瑚礁的影響評價方面，始終未能達(dá)成共識。1994年，一個研究氣候變化對珊瑚礁影響的15人專家組還發(fā)布報(bào)告稱，珊瑚礁生存的主要壓力來自人類活動，氣候變化對它們的威脅還很遙遠(yuǎn)。

1997年中至1998年末發(fā)生了有記錄的40多年來最大規(guī)模的全球性石珊瑚(及軟珊瑚、硨磲、海綿等)白化(由于珊瑚失去體內(nèi)的共生蟲黃藻，導(dǎo)致珊瑚的組織呈現(xiàn)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米的珊瑚和生長了1000年的珊瑚的死亡(據(jù)此有人判斷是千年一遇事件)，印度洋珊瑚礁損失率高達(dá)50％，淺水區(qū)和分支狀珊瑚受害尤其嚴(yán)重。

直到此時，人們才將懷疑的目光投向了氣候變化。因?yàn)?998年出現(xiàn)了有記錄以來的全球最高氣溫和最強(qiáng)厄爾尼諾·拉尼諾現(xiàn)象，由此導(dǎo)致當(dāng)年海表溫度異常升高。珊瑚礁白化事件與高溫出現(xiàn)的時間如此巧合，不得不令人思考兩者之間是否存在著什么必然聯(lián)系。由此，氣候變化對珊瑚礁確有影響這一觀，剛才逐步被研究人員接受。

如果說1998年的大規(guī)模珊瑚白化死亡事件還僅僅是一次偶然事件，甚至是千年一遇的極端事件，不那么可怕，那么近年來各海區(qū)頻繁發(fā)生的珊瑚礁白化事件則為人們敲響了警鐘。2005年夏季，在加勒比海珊瑚礁區(qū)又一次出現(xiàn)異常高溫和大規(guī)模珊瑚礁白化事件，礁區(qū)有50％以上的珊瑚白化，其中一半珊瑚很快死亡。全球其他地區(qū)也出現(xiàn)了珊瑚礁白化事件。更為可怕的是，隨著全球變暖趨勢日益發(fā)展，類似于1998年和2005年的珊瑚礁白化事件的發(fā)生越來越頻繁，而且白化程度也越來越嚴(yán)重。一系列的證據(jù)表明，全球變暖已經(jīng)被公認(rèn)為全球珊瑚礁未來將要面對的最大威脅。

盡管人類活動也會對珊瑚礁產(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間內(nèi)得到不同程度的恢復(fù)，2004年已恢復(fù)其中的40％，2008年已恢復(fù)其中的3／4)，遠(yuǎn)高于歷來人類活動所致的珊瑚礁受損比例11％這一數(shù)值。

致命的溫度

全球氣候變化對珊瑚礁的影響包括全球性的溫室氣體增加導(dǎo)致的海水升溫、海洋酸化、海平面上升以及風(fēng)暴頻率和強(qiáng)度的增加等幾個方面，其中前兩個因素的影響最大。這是因?yàn)樵旖干汉鲗儆跓釒锶郝?，溫度對它們來說是極其重要的生態(tài)因子。其生長區(qū)域的海水溫度為18～29℃，最適宜溫度為18～20℃，在16～17℃，珊瑚蟲會停止進(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存活。

研究表明，全球變暖對珊瑚礁的影響主要表現(xiàn)在兩方面：由于冬季低溫的上升和寒潮頻率減小，地處高緯度地區(qū)的造礁珊瑚生長條件得到改善，甚至出現(xiàn)向更高緯度方向擴(kuò)展的趨勢，比如我國雷州半島西南部熱帶北緣華南大陸沿岸惟一的珊瑚岸礁區(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。考慮到上個世紀(jì)人類活動導(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上升1℃，珊瑚白化必然會更加頻繁和嚴(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)束珊瑚礁會不可避免地成為因全球氣候變化而消失的第一個生態(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。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。這一過程會嚴(yán)重影響珊瑚礁等海洋鈣質(zhì)生物的鈣化過程?，F(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?，通過礁體建造“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物海百合、佛羅里迭角的棘皮動物海蛇尾、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消失的生態(tài)系統(tǒng)，各國及相關(guān)地區(qū)和國際組織都開展了一系列的保護(hù)行動。1998年6月11日，美國總統(tǒng)克林頓發(fā)布13089號總統(tǒng)令“保護(hù)珊瑚礁”。美國計(jì)劃到2010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％……

2008年7月，在美國佛羅里達(dá)第11屆國際珊瑚礁研討會上，與會的3500名科學(xué)家和管理者提出，要想限制氣候變化對珊瑚礁的不良影響，各國必須采取協(xié)調(diào)一致的行動，減少溫室氣體的排放，避免大氣C02濃度超過450～500ppm；降低水質(zhì)退化、有害捕撈和生境破壞等人類活動的影響，努力增加和維持珊瑚礁的彈性，增強(qiáng)珊瑚礁持續(xù)存活于氣候變化壓力之下的能力，以便為珊瑚礁應(yīng)對氣候變化贏得重要的恢復(fù)時間；同時，增加研究力度和資金投入，如嚴(yán)重白化事件期間對寶貴的珊瑚礁區(qū)進(jìn)行冷卻和蔭蔽保護(hù)。

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

20年過去了，競賽仍在繼續(xù)。 (文章代碼：101216)

(本文配圖見封二封三)

[責(zé)任編輯]趙菲