你变白要钱，它变白要命！

　　今年夏天，国内多地出现40℃的高温天气，同样，海洋也难逃高温的侵袭。自7月中旬开始，持续性的高温给三亚海域生长在低潮带附近的珊瑚造成了严重的打击，枝状、叶状珊瑚白化严重，耐受性较强的团块状珊瑚也出现部分白化。即使已经11月份，在中科院深海所办公楼上仍然能看到海里一块一块白的影子。
　　中科院深海所办公楼前的珊瑚礁海域（摄影/任和）
　　早在北半球夏季来临前，南半球的夏季也遭受了历史性的极端高温天气，异常的高温导致大堡礁珊瑚出现大规模白化现象。如图所示，有些地区的珊瑚白化率高达90%以上。
　　2022年3月下旬澳大利亚大堡礁白化情况 图片来源：gbrmpa.gov.au
　　说到这也许你会感到好奇，我们平时在媒体上看到的珊瑚五彩缤纷，在工艺品店看到的珊瑚大都是白色，这就是所谓的白化吗？是谁为珊瑚染上颜色？又是谁夺走了珊瑚的颜色呢？ 水下热带雨林——珊瑚礁
　　珊瑚礁生态系统是世界上生物多样性最丰富的生态系统之一，为许多海洋生物提供了食物来源和繁殖、栖息、躲避敌害的场所。虽然珊瑚礁所占海域不足0.25%，但孕育着超过30%的海洋生物 ，包含浮游动物、腔肠动物、环节动物、软体动物、棘皮动物、苔藓动物、节肢动物、微生物、藻类、鱼类等，其中，鱼类就高达4000多种，被称为＂水下热带雨林＂ 。
　　澳大利亚大堡礁生态群落 图片来源：gbrmpa.gov.au
　　全球约10%的渔业资源来自珊瑚礁地区，每年为几亿人口提供食物。作为一种生态资源，珊瑚礁不仅向人类提供海产品、药品、制造业工业原材料，同时还带动了区域旅游业的发展。此外，珊瑚礁还有助于防浪护岸、保护环境，科学家可以通过珊瑚礁研究海洋气候历史变迁。
　　在横向上，珊瑚礁主要分布在热带地区，其次是亚热带地区。人们将地球上的珊瑚礁群落主要划分为印度-太平洋区系和大西洋-加勒比海区系，两个海域的珊瑚在数量和种类上都有着显著差别 。我国的造礁石珊瑚大约从浙江福建一带的海域开始，延伸到南海，属于印度-太平洋区系。
　　纵向上，造礁珊瑚主要分布在50m以浅的水域，最佳水深为20m以浅 。造礁珊瑚对光照的依赖限制了珊瑚礁的分布水深，一般水深超过70m珊瑚就不再具有造礁功能了。
　　珊瑚礁生态群落 （摄影/潮和）珊瑚缤纷的色彩从何而来？
　　无论是从色彩还是造型上，珊瑚看起来都像是植物，但珊瑚其实是动物，由众多小小的珊瑚虫和钙质骨骼组成 。大家在市场上见到的珊瑚其实是珊瑚虫死亡后剩下的骨骼。亲眼见过活体珊瑚的人都会对珊瑚的色彩叹为观止。
　　那么珊瑚缤纷的色彩从何而来呢？珊瑚虫含有荧光色蛋白和非荧光的色蛋白，可以提供色彩。除此之外，珊瑚虫体内住着一种植物叫虫黄藻，呈现出黄褐色、咖啡色、浅黄色等，珊瑚的颜色是由它们共同决定的 。
　　珊瑚虫和虫黄藻是典型的互利共生关系 。珊瑚虫为虫黄藻提供了栖身之所，而虫黄藻光合作用产生的绝大部分营养物质和氧气都提供给了珊瑚虫，还吸收掉珊瑚虫代谢产生的二氧化碳、磷酸盐、硝酸盐等。珊瑚虫体内虫黄藻的数量要维持在一个合适的区间 ——太多，珊瑚虫会不堪重负，生理活动紊乱而死；太少，珊瑚虫会饿肚子，营养不良而死。
　　实验室研究表明，如果只用白色的光照射珊瑚，珊瑚呈现的颜色比较单一，以褐色、土黄色居多，这也是其体内虫黄藻的颜色。当把光照调为蓝光和紫外线，珊瑚开始变得绚丽多彩 。
　　为什么会这样呢？原来虫黄藻特别害怕紫外线，珊瑚虫为了保护它的搭档，体内的荧光蛋白和色蛋白便充当保护伞，抵御紫外线对虫黄藻的伤害；除此之外，蛋白们发出的多彩荧光还能遏制虫黄藻的过量繁殖，将虫黄藻稳定在合适的数量 ，可谓是一举两得。
　　三亚鹿回头半岛珊瑚礁海域多彩的珊瑚（摄影/孔秀）死亡色彩警告——珊瑚白化
　　珊瑚虫和虫黄藻的共生功能体对环境变化非常敏感。当它们感到环境变化的压力时，就会相互分离。至于是珊瑚虫驱赶了虫黄藻，还是虫黄藻主动离开珊瑚虫，该问题是目前的研究热点之一。没有了共生藻的珊瑚虫颜色消失或变浅，呈现出果冻一样的浅蓝色、浅粉色，也就是体内色蛋白的颜色。除了少数以捕食为生的珊瑚，绝大多数的珊瑚丧失了虫黄藻供给的主要营养来源，开始饿肚子，尽管可以通过触手捕捉食物，但也只是苟延残喘，面临生存危机，这个过程被称为珊瑚白化 。
　　白化死亡的珊瑚（摄影/吴川良）
　　珊瑚白化并不意味着一定会死亡，如果环境条件好转，残留在珊瑚虫体内的虫黄藻会繁殖增加，外界的一些虫黄藻也会回归珊瑚虫，继续愉快地合作 。白化的造礁石珊瑚经过数周或数月后恢复正常，尽管如此，它们的生长、繁殖能力会显著降低。
　　假如环境威胁超过了珊瑚所能承受的范围，白化异常严重或持续白化，珊瑚虫最终将因营养不良而死，继而造成珊瑚礁生态系统的退化。
　　珊瑚白化和死亡对比图 图片来源：纪录片《Chasing Coral》威胁重重——珊瑚生存压力大
　　导致珊瑚礁生态系统衰退的原因有很多，有气候变化导致的，也有人为的。海水温度的异常（过高或过低）、过度光照等是珊瑚白化的主要原因 。此外，海底旅游开发、工业和生活污水排放、石油泄漏、人类过度渔业、长棘海星的爆发、海洋酸化，珊瑚疾病等对珊瑚的生存也构成了严重威胁。
　　现在考考你，影响珊瑚白化的因素是几个？
　　你答对了吗？
　　（1）海洋表面水温异常
　　珊瑚对生长环境的要求非常严格，适合珊瑚生长的水温一般在18～30℃之间，最适宜的水温为26～28℃。珊瑚白化分为热白化和冷白化，温度升高导致的白化称为热白化，温度太低导致的白化称为冷白化 。无论是热白化还是冷白化，白化过程极其相似，表现为珊瑚虫和虫黄藻分离，共生关系被破坏，珊瑚出现白化。冷白化现象不常见，但其威力不容小觑，曾出现过冷白化现象的珊瑚礁，有些死亡率达到90%，且冷白化珊瑚礁的恢复需要更长时间。当然，气候变暖是珊瑚的主要杀手。今年夏天澳大利亚大堡礁的调查结果表明珊瑚白化严重的区域跟海洋热应力积累的空间分布基本一致，温度最高的水域珊瑚白化也最严重。在过去100年内，很多热带海域的水温升高了1℃，预计在本世纪末，海水温度将再升高1～2℃。有科学家预言到本世纪中叶，很多热带海域的水温一年内将会多次达到1998年（1998年发生了有记录以来波及范围最广、危害最大的一次白化事件）那样的高温。
　　（2）过度光照
　　阳光是造礁石珊瑚生存不可或缺的一个因素，不仅有利于造礁石珊瑚体内共生藻的光合作用，产生氧气和营养物质提供给珊瑚虫，还有利于促进珊瑚骨骼钙化和生长。但是如果光照过于强烈或时间过长，反而会限制珊瑚生长。强光或长时间光照会抑制共生藻的光合作用，导致部分共生藻和珊瑚虫分离，进而发生白化 。强烈的太阳辐射、平静的海面、较高的海水透明度等都是珊瑚被过度光照的原因。此外，大气臭氧层的破坏使得紫外线可以直接照到地球表面，严重时也会导致珊瑚白化。
　　（3）海洋酸化
　　随着人类工业的不断推进，大气污染愈发严重，CO2浓度不断升高，出现了温室效应，使得全球气候变暖。溶解到海水中的CO2浓度过高导致海水酸化，海洋pH已从8.2减少到8.1。据预测，本世纪末海洋pH将再下降0.3～0.4，全球海洋正面临着酸化的重大危机 。海洋的酸性条件会阻碍珊瑚虫造礁，影响珊瑚骨骼的形成和硬度，削弱珊瑚对大风大浪的抵抗力。
　　（4）海洋污染
　　随着人类对海洋开发利用的不断加强、沿海经济生活水平的提高，海洋污染日益严重，海水富营养化、重金属超标，珊瑚健康受到严重威胁：
　　1）近海水产养殖业的发展、工业和生活污水的排放、生活垃圾以及船舶垃圾等造成海水富营养化，导致海水中细菌大量繁殖，消耗海水中氧气浓度，影响珊瑚生长代谢，导致珊瑚暴发疾病；
　　2）水体富营养化会促进海藻、长棘海星的爆发繁殖，威胁珊瑚健康生长；
　　3）被污染的海水透明度降低，迫使需要光照的珊瑚生活水深变小，影响珊瑚分布；
　　4）海水中的悬浮物和沉积物，会影响珊瑚的光合作用和呼吸作用；
　　5）渔民非正当捕鱼使用的氰化物，会严重威胁到珊瑚的健康；
　　6）2022年5月6日，《科学》杂志封面报道人们日常使用的防晒霜中含有的氧苯酮会对珊瑚造成致命影响。不仅下海活动的游客使用防晒霜会对珊瑚造成影响，人们日常使用的防晒霜洗掉后进入下水道，即使经过污水处理，但防晒霜的化学成分非常稳定，难以降解，如果流入海洋也会威胁到珊瑚。
　　（5）长棘海星的爆发
　　长棘海星被称作＂珊瑚杀手＂，主要以珊瑚为食，分泌的消化液会将珊瑚虫溶解成液体，然后将之吞噬吸收，只留下白色的珊瑚外骨骼 。一旦长棘海星爆发，短短几天就能啃食掉大片健康的珊瑚。
　　长棘海星（摄影/潮和）
　　（6）珊瑚疾病
　　随着全球气候变暖，海水温度升高，珊瑚病害的频率也在升高，从而加剧珊瑚死亡事件的发生。有研究表明，夏末是珊瑚病害发生最多也是最严重的时节 ，多种细菌和病毒会引发珊瑚病害。  令人痛心的预言——珊瑚会消失吗？
　　近几十年来，随着人类活动对环境的影响越来越大，珊瑚白化现象愈发频繁与严重，世界各地的珊瑚礁正在以惊人的速度减少，珊瑚礁生态系统面临着前所未有的危机。
　　今年是大堡礁1998年以来第6次，2016年以来第4次大规模白化事件。美国国家海洋和大气管理局（NOAA）于2016年6月21日表示全球75%的珊瑚礁正面临严重生存威胁 。如今太平洋部分区域已出现了珊瑚大规模白化现象。大西洋-加勒比海区系海域也难以摆脱白化厄运，有些稀少的珊瑚物种已经灭绝。
　　预计到2030年，全球近70%的珊瑚礁将发生白化事件 。虽然珊瑚礁生态系统存在一定的抵抗力和恢复力，但如果气候变化、人类活动影响得不到有效控制，21世纪末大部分珊瑚将会灭绝或濒临灭绝 。
　　我国南海作为世界珊瑚礁分布的重要区域，在全球气候变化的大环境下也未能幸免，1960年以来，我国华南海域的海洋表面温度呈上升趋势，珊瑚礁覆盖率不断降低，意味着我国珊瑚礁同样承担着巨大压力。 患难与共——保护行动迫在眉睫
　　森林减少，依附森林生存的生物会随之减少；珊瑚减少，随之而来的是海洋生物的减少，预示着海洋生态系统乃至整个生物圈面临严重的生态失衡。
　　虽然珊瑚白化的机制还有待进一步研究确认，珊瑚是否能在未来全球变化中生存下来尚无定论，但是从国家到科研人员，再到民间保护者，各方都为保护珊瑚贡献自己的力量。
　　各相关国家相继成立了珊瑚礁自然保护区，制定保护的法律法规。科研机构和科研人员积极开展珊瑚礁生态调查与监测、珊瑚白化预警技术研究、珊瑚礁退化与恢复机制研究、造礁石珊瑚人工繁育和培植技术研发、珊瑚遗传多样性研究等工作。民间海洋保护者也加入进来，在长棘海星爆发时进行捕杀、清理海洋垃圾。
　　相信通过大家的共同努力，未来还能见到那片多姿多彩的珊瑚海～
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　　作者：孔秀 许秋彤
　　作者单位：中国科学院深海科学与工程研究所，中国科学院南海海洋研究所