發表日期 3/16/2022, 2:27:09 PM
一位生態學傢在金曼礁(Kingman Reef)研究一種古老的團塊濱珊瑚(Porites lobata),它在太平洋夏威夷和美屬薩摩亞群島之間被發現。一項新的研究錶明,團塊濱珊瑚可能會在一定的氣候變化範圍內生存下來。攝影: BRIAN SKERRY, NATIONAL GEOGRAPHIC IMAGE COLLECTION
撰文:SARAH GIBBENS
根據一項新的研究,世界上最常見的兩種造礁珊瑚似乎能生存下去,甚至能很好地應對氣候變化――至少在全球變暖保持在2℃以下的情況下,這是《巴黎協定》設定的目標。
“我們找到瞭希望,”俄勒岡州立大學的珊瑚專傢、近日發錶在《自然科學報告》上的新研究的主要作者Rowan McLachlan說道。
近年來,珊瑚礁繁榮生長的希望一直很渺茫。由於溫室氣體的排放,它們麵臨著水溫長期升高、海洋熱浪愈發強烈,以及海洋日益酸化的威脅。除此之外,當地的汙染和過度捕撈也給其生存帶來瞭壓力。
到目前為止,全球變暖瞭1.1°C,而珊瑚礁已經遭受瞭大規模的死亡。聯閤國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)最近發布的一份報告稱,世界上最大的珊瑚礁係統大堡礁目前正處於“危機”之中。如果全球變暖超過1.5°C,一些珊瑚礁生態係統可能遭受不可逆轉的損害。IPCC在2018年的一份報告中指齣,如果氣溫升高2°C甚至更高,99%的造礁珊瑚可能會消失――這意味著活著的珊瑚礁將從地球上絕跡。
但McLachlan和同事們將夏威夷的珊瑚置於2°C的模擬環境中觀察瞭近兩年,得齣瞭不同的結論。他們發現,有兩個常見的珊瑚物種適應性特彆強,這些珊瑚中有三分之二在模擬的未來環境中存活瞭下來。
“我們預計的死亡率比實際死亡率要高,起初我們推測這些珊瑚隻是在勉強支撐著,”McLachlan說。“但它們的存活率非常高,這讓我們非常震驚。”
在一定範圍內,一些珊瑚似乎可以適應更溫暖的世界。
模擬未來的海洋
海洋吸收瞭大氣中積聚的部分熱量。因氣候變化加劇的熱浪促使珊瑚驅逐滋養它們的共生藻類,這種效應稱為“珊瑚白化”,最終會導緻珊瑚死亡。與此同時,海洋也吸收瞭大氣中一些多餘的二氧化碳,使海水變得更酸,這削弱瞭珊瑚的骨架。
2014年和2015年,海洋熱浪殺死瞭夏威夷珊瑚礁上超過三分之一的珊瑚。2015年底,為瞭進一步瞭解氣候變暖和海水酸化在未來將如何危害珊瑚礁,McLachlan和同事們訪問瞭瓦鬍島周圍不同環境中的四個珊瑚礁。他們使用錘子和鑿子收集瞭三種常見珊瑚的樣本,分彆為:闆狀石珊瑚(Montipora capitata)、扁縮濱珊瑚(Porites compressa)和團塊濱珊瑚(Porites lobata)。
研究人員將這些珊瑚放置在70升的水箱中――但不是像其他珊瑚恢復力實驗那樣在實驗室中進行,而是在椰子島的室外,在那裏它們將暴露在與近海珊瑚礁相同的天氣中。他們用沙子、碎石、礁魚、浮遊生物等填滿瞭40個水箱。這樣做是為瞭盡可能真實地模擬海洋條件。
“這就是我們實驗的特彆之處,”McLachlan說道。“它更能反映夏威夷珊瑚礁到底是如何(對氣候變化)做齣反應的。”
這也是迄今為止此類珊瑚實驗中耗時最長的,她說道。
在22個月的時間裏,研究人員將一些珊瑚置於2°C的升溫環境中,一些置於酸化的海水中,還有一些珊瑚則同時處於兩種變化條件之下。第四組水箱不做處理,作為對照 。
俄亥俄州立大學的珊瑚生物地球化學傢、該研究的資深作者Andréa Grottoli錶示,同時測試氣候變暖和海洋酸化的水箱是對未來最真實的模擬。在所有的水箱中,她和同事監測瞭一係列的生理指標,以觀察珊瑚隨時間推移對環境的反應――結果很令人振奮。
“我們看到瞭一條體現壓力反應的長期弧綫,但隻要過瞭足夠長的時間,就有瞭適應,”Grottoli說道。這意味著,如果有足夠的時間來適應環境,一些珊瑚可以在氣候變化造成的壓力條件下生存下來。
總之,暴露在這兩種環境下的珊瑚中,有46%的闆狀石珊瑚(Montipora capitata)、56%的團塊濱珊瑚(Porites lobata)和71%的扁縮濱珊瑚(Porites compressa)活瞭下來。許多珊瑚甚至繁榮起來。
“它們不是在掙紮。這三個物種中有兩個適應得非常好,”Grottoli說道。她說,她的團隊可能低估瞭第三個物種――闆狀石珊瑚(Montipora capitata)的適應力。它不僅靠共生藻類提供營養,也可以通過食用浮遊動物獲得養分。在實驗中,它們吃的浮遊動物比正常情況下在野外獲得的要少。
夏威夷大學馬諾阿分校的珊瑚專傢Ku'ulei Rodgers錶示:“這篇論文支持瞭在夏威夷觀察到的情況。”Rodgers負責監測該州的珊瑚礁,但沒有參與這項研究。
“然而,隨著溫度持續上升,適應能力防止珊瑚白化的速度是有限的,” 她在一封電子郵件中說道。她還指齣,2014-2015年夏威夷的海洋熱浪也殺死瞭許多團塊濱珊瑚和扁縮濱珊瑚。
“盡管一些物種有望在本世紀存活下來,但除非溫室氣體排放大幅減少,否則珊瑚最終仍會在這場生存之戰中敗下陣來,”Rodgers說道。根據氣候行動追蹤組織的報告,目前的減排政策將使全球氣溫在本世紀末上升2.7°C――遠遠高於McLachlan及其同事模擬的2°C。
雖然實驗中的許多珊瑚幸存瞭下來,但極端高溫仍在將珊瑚礁推嚮耐受極限。在這裏,健康的團塊濱珊瑚(Porites lobata)的頭被白化的闆狀石珊瑚(Montipora capitata)所包圍,後者因海洋熱浪而發生白化。攝影:DOUG PERRINE, ALAMY STOCK PHOTO
這些發現對珊瑚礁意味著什麼?
闆狀石珊瑚在夏威夷和太平洋北部和中部水域很常見。但是扁縮濱珊瑚和團塊濱珊瑚在整個太平洋和印度洋都有發現,該研究稱,它們的生存能力在未來可能會幫助珊瑚礁從崩潰邊緣恢復過來。尤其是團塊濱珊瑚,它們是太平洋中必不可少的造礁生物。
夏威夷大學的珊瑚礁生態學傢Alan Friedlande認為需要更多的海洋保護區,以確保這些具有氣候適應性的珊瑚不會受到當地汙染和退化的危害。Friedlande是國傢地理“原始海洋”計劃的首席科學傢,該計劃旨在促進海洋保護區的建立,他沒有參與這項研究。
“這項工作錶明,如果我們能夠減少二氧化碳排放,並管理過度捕撈、沉積和汙染等當地壓力因素,珊瑚礁就可以在未來生存下來,甚至茁壯成長,”他在一封電子郵件中說道。
“消除當地的壓力源,就有嚮好發展的希望,”McLachlan說道。“如果我們不能緩解當地的壓力,珊瑚的結果會更糟糕。”
但其團隊的發現也可能為更積極的珊瑚礁管理模式提供支持。
鑒於今天珊瑚的惡劣狀況,一些保護主義者認為,僅僅保護它們不受汙染和捕魚的影響,讓它們自生自滅是不夠的,還需要積極的恢復工作。像團塊濱珊瑚這樣的珊瑚物種能夠在氣候變化中存活下來,這意味著它將成為修復項目的候選者,這些項目旨在選擇適應能力強的珊瑚,並將其種植在退化的珊瑚礁中。
“兩害相權取其輕,現在隻能從其他地方引進珊瑚,”她說。“現在這一問題已經擺在瞭台麵上,一些環保人士在十年前不會考慮這樣做。”
在人類努力消除溫室氣體排放的同時,氣候適應性強的珊瑚可能為未來提供一條生命綫。否則,溫室氣體排放可能會毀滅全球的珊瑚礁。
“我們有機會將珊瑚礁係統維持足夠長的時間,所以當氣候變暖放緩時,珊瑚礁就得以恢復,”Grottoli 說道。“我們有一個窗口可以利用。”
(譯者:陌上花開)