是什么导致珊瑚白化,我们的珊瑚礁能恢复吗?

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Brett Monroe Garner / Getty Images

虽然珊瑚为多种海洋生物提供了栖息地,但珊瑚白化会使海洋生物面临风险。珊瑚礁覆盖的面积不到地球面积的1%,但据估计,超过10亿人以珊瑚礁为食。当五彩缤纷的珊瑚变成纯白色时,这种突然的变化引起了人们的警惕。被漂白的珊瑚的白色骨架完全暴露在外,让它看起来像死了一样。虽然漂白的珊瑚仍然活着,但它们的褪色是巨大压力的一种症状:一种静止不动的动物为了生存而做出的绝望努力。

什么导致珊瑚白化?

健康珊瑚的褐色底色来自一种叫做虫黄藻的微小植物状生物。虽然这些彩色的居民每个都不到1毫米大,但每平方厘米的珊瑚中通常生活着超过100万个黄藻。虫黄藻聚集在珊瑚的透明珊瑚虫中,它们的颜色在外面是可见的。然而,虫黄藻的颜色只是它们对珊瑚的主要功能——提供食物——的一个副作用。

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布伦特·杜兰/盖蒂图片社

藻类如何为珊瑚提供食物

黄藻实际上是微小的藻类碎片。像植物和其他海藻一样,虫黄藻通过光合作用从太阳获取能量来生产食物。虫黄藻利用叶绿素捕获光线,这也是珊瑚呈现棕色的原因。作为珊瑚提供的庇护所和二氧化碳的回报,虫黄藻分享了珊瑚自己很难获得的某些营养物质。

珊瑚从虫黄藻中获得的食物数量差异很大,一些珊瑚物种完全没有这种伙伴关系。对于这些独立的珊瑚,这种动物必须完全依靠它的珊瑚虫来捕捉食物。就像小海葵一样,珊瑚的珊瑚虫用粘性的触须捕捉漂浮的食物。有些珊瑚在白天使用触须,但大多数热带珊瑚只在晚上伸出它们的珊瑚虫。

珊瑚进化到与虫黄藻合作,可能比完全独立的捕食策略的物种有竞争优势。虽然不同种类的珊瑚的数量差异很大,但与黄藻一起工作的珊瑚可以直接从光合作用的租户那里获得超过90%的日常营养需求。不幸的是,珊瑚白化可能会把这种竞争优势变成这些分担工作的珊瑚的灾难性弱点。

白化的珊瑚缺乏黄藻

白化的珊瑚缺少了色彩鲜艳的光合生物,只剩下裸露的白色骨架和透明的珊瑚虫。没有了虫黄藻,白化的珊瑚必须依靠自己的触须获取食物。对于那些习惯于为自己提供大部分食物的珊瑚来说,这可能是相当容易控制的,但对于那些通常与虫黄藻关系密切的珊瑚来说,失去这些光合作用盟友不仅剥夺了这些珊瑚的竞争优势,还将这些依赖光合作用的珊瑚置于危险之中。

一块颜色完好的珊瑚与一块已经漂白的珊瑚相邻,只露出珊瑚明亮的白色骨架。"class=
在左边,珊瑚的珊瑚虫充满虫黄藻,使珊瑚的颜色。在右边,珊瑚缺乏黄藻,露出珊瑚明亮的白色骨架。 布伦特·杜兰/盖蒂图片社

珊瑚和黄藻之间的不幸破裂是由珊瑚房东在动物处于强烈压力下引起的。大多数情况下,这种压力以异常温暖的水的形式出现。其他已知的罪魁祸首包括海水盐度下降、营养物质过剩、过度暴露在阳光下,甚至是异常寒冷的海水。

这些紧张的环境被认为会对珊瑚的黄藻造成严重损害,阻碍藻类正常的光合作用。通常情况下,珊瑚消化受损的黄藻是动物自然维持过程的一部分,但当大面积的黄藻同时受损时,珊瑚无法跟上。无功能虫黄藻的积聚会对珊瑚本身造成损害,导致珊瑚在绝望的自我保护中强行释放其藻类居民。

在印度尼西亚的珊瑚礁上生长着一个盖拉西亚珊瑚群落的珊瑚虫。"class=
珊瑚珊瑚虫的特写,显示珊瑚的颜色。虫黄藻是珊瑚颜色的来源。 伊森·丹尼尔斯/斯托克崔克图片社/盖蒂图片社

热应激也被认为会直接损害珊瑚的组织。在这种压力条件下,珊瑚宿主也会释放明显健康的虫黄藻。这些健康的、能生产食物的藻类的消失可能是热应激的一个无意的副作用。除了破坏虫黄藻外,热应激还可能导致珊瑚让自己的组织失去控制在珊瑚的骨架上,导致珊瑚失去自己的细胞,里面有健康的虫黄藻。这样看来,珊瑚白化实际上可能是压力的一种症状,而不仅仅是一种保护措施。

珊瑚白化背后的机制尚不完全清楚,可能因珊瑚压力来源的不同而有所不同。然而,很明显,珊瑚在艰难的时候会变成纯白色。

珊瑚白化的深远影响

除了伤害珊瑚动物本身,珊瑚白化还极大地影响了以珊瑚为食物或住所的鱼类。事实上,近四分之一的已知鱼类生活在珊瑚礁中。许多研究记录了珊瑚白化事件后礁鱼数量和多样性的损失。

主要或完全以珊瑚为食的鱼类被认为最容易受到珊瑚白化事件的影响,而在大规模白化事件发生后的几年里,食性广泛的鱼类数量实际上有所增加。生活在珊瑚中的鱼类也被认为是珊瑚应激反应的主要受害者,因为这些鱼类更容易受到捕食者的攻击。同样,螃蟹和其他生活在珊瑚结构中的海洋动物在白化期间也会立即经历严重的下降。

珊瑚白化的破坏性影响也延伸到人类,因为珊瑚礁被认为是主要的食物来源。据估计,与珊瑚礁有关的旅游业是一个价值360亿美元的产业,许多经济体都是建立在这个产业之上的。珊瑚创造的复杂3D结构还通过抑制来袭海浪的影响来保护邻近的海岸线。当珊瑚礁变白时,这些好处就会大大减少。白化的珊瑚礁使可供人类食用的鱼类减少。同样,珊瑚礁缺乏世界闻名的色彩和多样的海洋生物,对旅游业也是一种打击。

我们的珊瑚礁能恢复吗?

珊瑚白化最早记录于20世纪70年代。从那时起,它就成为了世界珊瑚礁的一种普遍现象,通常与大规模珊瑚死亡有关。

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当珊瑚死亡时,藻类会接管动物剩余的骨架。 Cherdchanok Treevanchai / Getty Images

幸运的是,还有希望的迹象。在分析珊瑚白化数据时,研究人员发现,珊瑚白化开始的温度比前几年更高。科学家们将这解释为一些珊瑚正在适应气候变化的迹象。

科学家们还发现了一些已经适应了极端温暖水域的珊瑚,包括大堡礁的红树林珊瑚。这些珊瑚已经生活在极端环境中,这使得它们在适应海洋温度升高方面“走在了前面beplay体育官网电脑”。人们希望,如果今天的主要造礁珊瑚无法足够快地适应气候变化,像这样预先适应的耐热珊瑚将能够在未来的珊瑚礁中繁衍。

尽管如此,要确保世界珊瑚礁的寿命,以及依赖这些珊瑚的许多珊瑚礁生物的生计,最好的行动方案是减缓气候变化导致珊瑚礁环境变化的速度。beplay体育官网电脑珊瑚可以适应,但前提是它们在灭绝之前有足够的时间进行进化。

查看文章来源
  1. 浅珊瑚礁生境”。美国国家海洋和大气局渔业。

  2. 珊瑚基础知识”。国家海洋和大气管理局。

  3. 珊瑚虫”。科学指引。

  4. 珊瑚从生活在组织中的藻类中获取食物,或者通过捕捉和消化猎物”。佛罗里达群岛国家海洋保护区。

  5. Conlan, Jessica A.等人。”比较五种不同饮食处理对两种硬壳珊瑚生长和营养成分优化的能力”。《公共科学图书馆•综合》,第13卷,no。11, 2018, pp. e0207956。, doi: 10.1371 / journal.pone.0207956

  6. Fujise, Lisa等人。”适度的热胁迫使光合作用受损的虫黄藻(共生藻)从珊瑚中主动和立即排出”。《公共科学图书馆•综合》,第9卷,no。12, 2014, pp. e114321。, doi: 10.1371 / journal.pone.0114321

  7. 什么是珊瑚白化?国家海洋和大气管理局

  8. 维加·瑟伯,丽贝卡·L等人。”长期营养丰富增加了珊瑚疾病和白化的发病率和严重程度".全球变化生物学,第20卷,no。2, 2013, pp. 544-554。, doi: 10.1111 / gcb.12450

  9. 阿吉拉尔,卡特琳娜等人。”转录组分析揭示低盐胁迫下珊瑚肩孔蛋白稳态破坏”。BMC基因组学,第20卷,no。1, 2019, doi:10.1186/s12864-019-5527-2

  10. 斯塔塞维奇,安东尼奥等人。”sccleractinian的基因表达疣microphthalma暴露在高太阳辐照下显示光保护和珊瑚白化的元素”。《公共科学图书馆•综合》,第5卷,no。11, 2010,第e13975页。, doi: 10.1371 / journal.pone.0013975

  11. 保罗·D等人。”估算多种环境压力源对珊瑚白化和死亡率的影响beplay体育官网电脑”。《公共科学图书馆•综合》,第12卷,no。5, 2017, p. e0175018。, doi: 10.1371 / journal.pone.0175018

  12. 珊瑚礁为什么被称为海洋雨林?佛罗里达群岛国家海洋保护区。

  13. 理查德森,劳拉E.等人。”大规模珊瑚白化导致礁鱼组合的生物均质化”。全球变化生物学,第24卷,no。7, 2018,第3117-3129页。, doi: 10.1111 / gcb.14119

  14. 奇弗斯,道格拉斯P.等人。”变化世界中的风险评估和捕食者学习:了解珊瑚礁退化的影响”。科学报告, vol. 6, pp. 32542, 2016。, doi: 10.1038 / srep32542

  15. 斯特拉,J. S.等人。”珊瑚白化对专栖珊瑚蟹的影响”。珊瑚礁,第30卷,no。3, 2011,第719-727页。, doi: 10.1007 / s00338 - 011 - 0748 - 0

  16. 斯伯丁、马克等人。”珊瑚礁旅游的全球价值和分布”。海洋政策, vol. 82, 2017, pp. 104-113。, doi: 10.1016 / j.marpol.2017.05.014

  17. 哈里斯、丹尼尔·L等。”珊瑚礁结构的复杂性为海平面上升下的海浪提供了重要的海岸保护”。科学的进步,第4卷,no。2, 2018, p. eaao4350。, doi: 10.1126 / sciadv.aao4350

  18. Eakin, C. Mark等人。”加勒比海珊瑚危机:2005年创纪录的热压力、白化和死亡率”。《公共科学图书馆•综合》,第5卷,no。11, 2010, p. e13969。, doi: 10.1371 / journal.pone.0013969

  19. 萨利,S等人。”过去二十年珊瑚白化的全球分析”。自然通讯, 2019年第10卷,第1264页。, doi: 10.1038 / s41467 - 019 - 09238 - 2

  20. 营地,EF。等等。”大堡礁的红树林潟湖支持珊瑚种群在极端环境条件下的持续生存beplay体育官网电脑”。海洋生态进展系列, vol. 625, 2019, pp. 1-14。, doi: 10.3354 / meps13073