珊瑚的惊人适应力：气候变化的新挑战

一位生态学家在金曼礁（Kingman Reef）研究一种古老的团块滨珊瑚（Porites lobata），它在太平洋夏威夷和美属萨摩亚群岛之间被发现。一项新的研究表明，团块滨珊瑚可能会在一定的气候变化范围内生存下来。摄影： BRIAN SKERRY, NATIONAL GEOGRAPHIC IMAGE COLLECTION

撰文：SARAH GIBBENS

根据一项新的研究，世界上最常见的两种造礁珊瑚似乎能生存下去，甚至能很好地应对气候变化——至少在全球变暖保持在2℃以下的情况下，这是《巴黎协定》设定的目标。

“我们找到了希望，”俄勒冈州立大学的珊瑚专家、近日发表在《自然科学报告》上的新研究的主要作者Rowan McLachlan说道。

近年来，珊瑚礁繁荣生长的希望一直很渺茫。由于温室气体的排放，它们面临着水温长期升高、海洋热浪愈发强烈，以及海洋日益酸化的威胁。除此之外，当地的污染和过度捕捞也给其生存带来了压力。

到目前为止，全球变暖了1.1°C，而珊瑚礁已经遭受了大规模的死亡。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）最近发布的一份报告称，世界上最大的珊瑚礁系统大堡礁目前正处于“危机”之中。如果全球变暖超过1.5°C，一些珊瑚礁生态系统可能遭受不可逆转的损害。IPCC在2018年的一份报告中指出，如果气温升高2°C甚至更高，99%的造礁珊瑚可能会消失——这意味着活着的珊瑚礁将从地球上绝迹。

但McLachlan和同事们将夏威夷的珊瑚置于2°C的模拟环境中观察了近两年，得出了不同的结论。他们发现，有两个常见的珊瑚物种适应性特别强，这些珊瑚中有三分之二在模拟的未来环境中存活了下来。

“我们预计的死亡率比实际死亡率要高，起初我们推测这些珊瑚只是在勉强支撑着，”McLachlan说。“但它们的存活率非常高，这让我们非常震惊。”

在一定范围内，一些珊瑚似乎可以适应更温暖的世界。

模拟未来的海洋

海洋吸收了大气中积聚的部分热量。因气候变化加剧的热浪促使珊瑚驱逐滋养它们的共生藻类，这种效应称为“珊瑚白化”，最终会导致珊瑚死亡。与此同时，海洋也吸收了大气中一些多余的二氧化碳，使海水变得更酸，这削弱了珊瑚的骨架。

2014年和2015年，海洋热浪杀死了夏威夷珊瑚礁上超过三分之一的珊瑚。2015年底，为了进一步了解气候变暖和海水酸化在未来将如何危害珊瑚礁，McLachlan和同事们访问了瓦胡岛周围不同环境中的四个珊瑚礁。他们使用锤子和凿子收集了三种常见珊瑚的样本，分别为：板状石珊瑚（Montipora capitata）、扁缩滨珊瑚（Porites compressa）和团块滨珊瑚（Porites lobata）。

研究人员将这些珊瑚放置在70升的水箱中——但不是像其他珊瑚恢复力实验那样在实验室中进行，而是在椰子岛的室外，在那里它们将暴露在与近海珊瑚礁相同的天气中。他们用沙子、碎石、礁鱼、浮游生物等填满了40个水箱。这样做是为了尽可能真实地模拟海洋条件。

“这就是我们实验的特别之处，”McLachlan说道。“它更能反映夏威夷珊瑚礁到底是如何（对气候变化）做出反应的。”

这也是迄今为止此类珊瑚实验中耗时最长的，她说道。

在22个月的时间里，研究人员将一些珊瑚置于2°C的升温环境中，一些置于酸化的海水中，还有一些珊瑚则同时处于两种变化条件之下。第四组水箱不做处理，作为对照 。

俄亥俄州立大学的珊瑚生物地球化学家、该研究的资深作者Andréa Grottoli表示，同时测试气候变暖和海洋酸化的水箱是对未来最真实的模拟。在所有的水箱中，她和同事监测了一系列的生理指标，以观察珊瑚随时间推移对环境的反应——结果很令人振奋。

“我们看到了一条体现压力反应的长期弧线，但只要过了足够长的时间，就有了适应，”Grottoli说道。这意味着，如果有足够的时间来适应环境，一些珊瑚可以在气候变化造成的压力条件下生存下来。

总之，暴露在这两种环境下的珊瑚中，有46%的板状石珊瑚（Montipora capitata）、56%的团块滨珊瑚（Porites lobata）和71%的扁缩滨珊瑚（Porites compressa）活了下来。许多珊瑚甚至繁荣起来。

“它们不是在挣扎。这三个物种中有两个适应得非常好，”Grottoli说道。她说，她的团队可能低估了第三个物种——板状石珊瑚（Montipora capitata）的适应力。它不仅靠共生藻类提供营养，也可以通过食用浮游动物获得养分。在实验中，它们吃的浮游动物比正常情况下在野外获得的要少。

夏威夷大学马诺阿分校的珊瑚专家Ku'ulei Rodgers表示：“这篇论文支持了在夏威夷观察到的情况。”Rodgers负责监测该州的珊瑚礁，但没有参与这项研究。

“然而，随着温度持续上升，适应能力防止珊瑚白化的速度是有限的，” 她在一封电子邮件中说道。她还指出，2014-2015年夏威夷的海洋热浪也杀死了许多团块滨珊瑚和扁缩滨珊瑚。

“尽管一些物种有望在本世纪存活下来，但除非温室气体排放大幅减少，否则珊瑚最终仍会在这场生存之战中败下阵来，”Rodgers说道。根据气候行动追踪组织的报告，目前的减排政策将使全球气温在本世纪末上升2.7°C——远远高于McLachlan及其同事模拟的2°C。

虽然实验中的许多珊瑚幸存了下来，但极端高温仍在将珊瑚礁推向耐受极限。在这里，健康的团块滨珊瑚(Porites lobata)的头被白化的板状石珊瑚（Montipora capitata）所包围，后者因海洋热浪而发生白化。摄影：DOUG PERRINE, ALAMY STOCK PHOTO

这些发现对珊瑚礁意味着什么?

板状石珊瑚在夏威夷和太平洋北部和中部水域很常见。但是扁缩滨珊瑚和团块滨珊瑚在整个太平洋和印度洋都有发现，该研究称，它们的生存能力在未来可能会帮助珊瑚礁从崩溃边缘恢复过来。尤其是团块滨珊瑚，它们是太平洋中必不可少的造礁生物。

夏威夷大学的珊瑚礁生态学家Alan Friedlande认为需要更多的海洋保护区，以确保这些具有气候适应性的珊瑚不会受到当地污染和退化的危害。Friedlande是国家地理“原始海洋”计划的首席科学家，该计划旨在促进海洋保护区的建立，他没有参与这项研究。

“这项工作表明，如果我们能够减少二氧化碳排放，并管理过度捕捞、沉积和污染等当地压力因素，珊瑚礁就可以在未来生存下来，甚至茁壮成长，”他在一封电子邮件中说道。

“消除当地的压力源，就有向好发展的希望，”McLachlan说道。“如果我们不能缓解当地的压力，珊瑚的结果会更糟糕。”

但其团队的发现也可能为更积极的珊瑚礁管理模式提供支持。

鉴于今天珊瑚的恶劣状况，一些保护主义者认为，仅仅保护它们不受污染和捕鱼的影响，让它们自生自灭是不够的，还需要积极的恢复工作。像团块滨珊瑚这样的珊瑚物种能够在气候变化中存活下来，这意味着它将成为修复项目的候选者，这些项目旨在选择适应能力强的珊瑚，并将其种植在退化的珊瑚礁中。

“两害相权取其轻，现在只能从其他地方引进珊瑚，”她说。“现在这一问题已经摆在了台面上，一些环保人士在十年前不会考虑这样做。”

在人类努力消除温室气体排放的同时，气候适应性强的珊瑚可能为未来提供一条生命线。否则，温室气体排放可能会毁灭全球的珊瑚礁。

“我们有机会将珊瑚礁系统维持足够长的时间，所以当气候变暖放缓时，珊瑚礁就得以恢复，”Grottoli 说道。“我们有一个窗口可以利用。”

（译者：陌上花开）