海底綠洲——珊瑚礁--中國數字科技館

2021-01-13 中國科學技術館

  在我國海南島三亞市鹿回頭半島沿岸東西湄洲灣、亞龍灣海域的水下,生長著大片美麗的珊瑚,其中造礁珊瑚達80多種。當你潛入海底,注視這些五光十色的珊瑚時,是否在想:外形像極了分叉的樹枝、花朵的珊瑚是一種植物嗎?它和珊瑚礁之間又有著怎樣的聯繫?

  海洋中的熱帶雨林

  珊瑚其實是人們對珊瑚蟲的習稱,它並非植物,而是一種叫珊瑚蟲的微小腔腸動物,有很高的經濟和生態價值。珊瑚蟲以群體為主,它們是海洋裡的「吉普賽」人,喜歡到處漂遊,四海為家。單個珊瑚蟲的外形很像個肉質小口袋,口袋頂部是珊瑚的口,口的周圍長滿有絨毛的觸手。看似溫順的珊瑚,其實是肉食性動物,它們通過毛茸茸的觸從海水中捕捉食物,珊瑚蟲將食物消化以後會分泌出石灰質,形成骨骼與灰質外殼。當珊瑚蟲死亡之後,其骨骼遺骸積聚起來,新生的後代又在這些遺骸上繁殖生長,久而久之,形成了海底千變萬化的珊瑚形態。

  巖石是珊瑚最好的附著體,一旦碰到海岸邊的巖石或礁石時,它們就會紮根生長;除巖石外,瑚還能附著在海底細砂和泥質基底上。珊瑚生命的世代延續和積累成就了珊瑚礁海岸,其形態在所有熱帶海岸中別具一格。而且,珊瑚礁生物群落中珍稀生物很多,是保護海洋生物多樣性的重要海區。在海底世界,珊瑚礁享有「海洋中的熱帶雨林」「海上長城」等美譽,被認為是地球上最古老、最多姿多彩和最珍貴的生態系統之一。

  小珊瑚造大礁

  珊瑚分布範圍很廣,但主要產於熱帶淺海區,在溫帶和寒帶海區特別是沿岸淺水區也較常見,甚至在超深淵帶也有珊瑚蟲的代表,如海葵。我國熱帶海域遼闊,珊瑚礁分布較廣,其中造礁珊瑚的種類也不少。珊瑚在我國南海諸島、海南島、臺灣島及澎湖列島沿岸,廣東和廣西沿岸均能見到。其中,環礁主要分布在南海諸島,岸礁主要分布在海南島、臺灣島及澎湖列島沿岸和廣東、廣西沿岸。

  臺灣地區造礁珊瑚種類遠多於其他地區,這與該地區長期受太平洋黑潮暖流的影響有關。珊瑚礁在全球海洋中所佔面積雖不足0.25%,但超過1/4的已知海洋魚類靠珊瑚礁生活,並和珊瑚礁相互依存。多數造礁珊瑚組織本身並沒有色素,它們美麗的顏色多半來自於體內的共生藻;在正常水溫條件下,蟲黃藻總是與珊瑚蟲共生,給珊瑚礁染上金色、紅色或黃色的光彩。而我們通常看到的那些潔白如玉的珊瑚,其實是珊瑚蟲死後經人工浸泡衝刷而成的珊瑚骨骼。

  這些微型共生藻類為珊瑚蟲提供能量並在兩者之間形成物質循環,如珊瑚藻類和仙掌藻類是海洋珊瑚礁的組成者。每年夏天水溫升高時,很多地方的珊瑚都會「白化」。因為如果出現水溫太高或太低、水中鹽度因大雨而驟降、海水太過混濁等惡劣環境時,共生藻類就會離開寄主——珊瑚蟲,從而導致整個珊瑚組織因為失去色彩而變成透明的,直接露出珊瑚白色的鈣質骨骼。不過短期內,「白化」的珊瑚並沒有死亡,如果環境能夠迅速恢復正常,共生藻便可能再度快速增長,使珊瑚恢復原有的靚麗色彩。

  珊瑚礁的功能很多,它不僅對海岸具有保護作用,還能貯存油氣資源並具有一定的醫用價值。另外,在珊瑚礁區建立的海洋動物園、自然保護區,既是人們的旅遊勝地,又是科研基地。

  人體骨骼的替代物

  海洋深處的珊瑚礁是生物所能創造的最大的構造之一。有人把珊瑚礁稱為「海洋沙漠」中的綠洲,無數生物種群視珊瑚礁為自己的宮殿,長年棲息在這裡。

  珊瑚礁之所以堅硬,是因為珊瑚蟲在生長過程中能吸收海水中的鈣和二氧化碳,分泌出石灰石變為自己生存的外殼;並通過一代代的新陳代謝,將這些石灰石黏合在一起。在這個過程中,由於吸收了大量二氧化碳,還在一定程度上減輕了溫室效應。珊瑚礁不但能平衡自然環境,還能幫助人們解除病痛。

  在確保珊瑚礁可以再生恢復的前提下,採集醫用珊瑚並不會對珊瑚群造成威脅。每年,人們可以從印度洋、太平洋裡採集2噸左右的珊瑚礁,供給海洋生物學家從中挑選出最合適的部分,接著是進行化學分析,經過殺菌、消毒、碾磨、挫平等工序後,珊瑚礁被切割成患者所需要的大小。目前,已經有10萬名患者接受了珊瑚礁的移植治療,至今還沒有任何一例出現排斥反應。如今,珊瑚取代了合成材料,在整形手術和神經治療中的用途也越來越廣泛。

  指引年輕的魚回家

  薄暮時分,珊瑚礁夢幻般的寧靜戛然而止。海水中開始充滿吱吱嘎嘎、叮叮噹噹的聲響,正在捕獵的魚和正在打瞌睡的蝦,發出的喧鬧聲在幾千米之外的岸上都可以聽到。一項新研究表明,夜晚時分,珊瑚礁裡的這種吵鬧,可能有著一項重要的功用:指引年輕的魚回家。

  珊瑚礁魚類的小魚孵化出來之後,可以漂流到離珊瑚礁很遠的地方。但到發育成熟時,它們必須回家,或者找到另一處珊瑚礁,以尋找合適的食物和配偶。以前的研究表明,處於青春發育期的魚有著極好的聽覺。英國愛丁堡大學的魚類生態學家史蒂芬·辛普森因此猜想:年輕的魚可能隨著聲音的指引找到返回珊瑚礁的路。

  為了檢驗這一想法,辛普森和同事在澳大利亞大堡礁附近的水底平坦沙地上放置了24堆珊瑚碎石,形成人造珊瑚礁。在6個夜晚的時間裡,研究人員選其中一半的珊瑚礁,播放珊瑚礁魚類的喧鬧聲,而另一半不播放,然後在次日早晨收集在每個珊瑚礁附近活動的魚類數量。

  澳大利亞海洋科學研究所的魚類生態學家彼得·多爾蒂評論說:「這些魚在接近珊瑚礁的最後過程中,肯定在利用聲音的線索。」他還指出,魚同時也可能利用氣味或其他線索。了解年輕魚類的漂流方式以及它們回到珊瑚礁的方式,可以幫助生物學家規劃海洋保護區,保護那些處於生命周期中關鍵階段的魚類。

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