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科学家都以为这种生物正走向末路,但它们开始自救了

环球科学  · 公众号  · 科学  · 2025-03-20 22:00

正文

面对海水升温,许多珊瑚都有自己独特的应对方法。


撰文|罗希尼·苏布拉马尼亚姆(Rohini Subra-hmanayam)

翻译|王越


在东热带太平洋深处,隐藏着一片连绵起伏、令人目眩的珊瑚礁,珊瑚的缤纷色彩来自寄生其上的光合藻类,珊瑚也正是靠这些藻类才能获得能量。然而, 在20世纪80年代初,一场厄尔尼诺事件伴随着大规模的海洋热浪,导致这里90%的珊瑚发生白化 。原本五光十色的珊瑚礁惨白一片,失去了生机,因为与珊瑚共生了数百万年的藻类无法忍受如此高温的环境。


到了20世纪90年代末和2015到2016年,又发生了两次强厄尔尼诺事件,东热带太平洋地区海水温度再次升高,但科学家注意到,这两次热浪对珊瑚礁的影响并没有第一次那么严重。在2015到2016年的热浪后,美国迈阿密大学的海洋生物学家安娜·帕拉西奥(Ana Palacio)潜水发现,一些珊瑚似乎能够抵抗白化现象,或在遭受白化后恢复过来。帕拉西奥想,也许这些珊瑚找到了适应的办法。


许多成年的珊瑚固守在它们建造的礁体上,无法迁移到更凉爽的水域,这使得它们在气候变化中尤为脆弱。但珊瑚也是顽强的,科学家正在逐步了解它们的适应能力。 一些珊瑚会替换掉原本的藻类伙伴,改为更耐热的种类 。其他珊瑚则能利用身体上的一排排纤毛“扇走”藻类因热应激而释放的大量氧气。还有一些幼年珊瑚可以调整代谢方式适应变暖的水域。科学家希望可以借鉴自然适应策略,更好地保护这些生态系统的重要支柱。


当帕拉西奥和团队检查2015到2016年热浪后的珊瑚礁时,他们特别注意到了杯形珊瑚属(Pocillopora)的珊瑚,这也是东热带太平洋主要的造礁珊瑚。 杯形珊瑚似乎驱逐了曾经的共生藻类,转而吸纳了一些更耐热的藻类物种


“随着水温升高,它们开始调整(藻类)种群,越来越多的珊瑚转而与一种耐热藻类( Durusdinium glynnii )共生,”帕拉西奥解释道。这种藻的属名取自拉丁语中的“durus”一词,意为“坚硬”或“强壮”。大多数共生藻类在高温下会释放过量氧气,因此珊瑚驱逐了它们。这种耐热藻类却能将氧气浓度维持在可忍受的范围内。然而,研究人员发现,珊瑚并不总是依赖藻类的更替来避免氧气浓度过高的威胁。有时,它们也有自己解决问题的“手”段:珊瑚类似触手的纤毛可以充当它们的专属通风系统,将过剩的氧气“吹”向缺乏氧气的区域。


2022年,德国不来梅大学的海洋生物学家策扎尔·O.帕赫雷斯(Cesar O. Pacherres)和泽伦·阿默坎普(Soeren Ahmerkamp)展示了这些快速摆动的纤毛如何在水中形成微小的漩涡,以防止氧气在某个地方过量积聚。所有的珊瑚都具有这种通风系统,但它们的使用效果却因物种而异。科学家正计划测试一些易受温度变化影响的珊瑚种类——例如大堡礁的珊瑚——是否会在温度升高时加速纤毛摆动。


珊瑚也并非总是固定不动, 在定居下来之前,它们的幼虫曾在海洋中自由漂浮,这为珊瑚物种迁移到温度更为适宜的水域或传播其耐热基因提供了宝贵的机会 。正因如此,美国华盛顿大学的海洋生物学家阿里安娜·赫夫迈耶(Ariana Huffmyer)对幼年珊瑚如何适应高温特别感兴趣。她和美国夏威夷海洋生物研究所的研究人员最近发现,实验室中的珊瑚幼虫暴露在升温的水域中仅仅三天后,就会调整自身的代谢方式以应对高温威胁,避免白化。


珊瑚通常会为栖息其中的藻类提供少量的氮,而藻类则反过来提供碳作为珊瑚的能量来源。“珊瑚要维持(藻类的)生存,藻类要向宿主提供需要的养分,二者之间有着非常复杂和精妙的营养关系,” 赫夫迈耶说。在受到高温压力时,珊瑚会产生过多的氮,这些多余的氮会驱动藻类加速分裂,藻类将更多的碳留给自己消耗,能提供给珊瑚的碳就少了。赫夫迈耶发现,经过短期热应激的幼年珊瑚“学会”将多余的氮留给自己,而不是全都与藻类共享,从而保持稳定的共生关系。


帕赫雷斯提醒道,这些适应性变化仅能在一定程度上保护珊瑚。“它们的确有工具,可以应对某些挑战,但超出这个极限后它们就无能为力了。例如,如果天气热,我们(人类)可以通过出汗来降温,但如果气温过高,我们依然会死,”他说,“超过极限之后,出汗就无法解决问题了。”







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