【中國科學報】揭示珊瑚白化的秘密

　　珊瑚的美麗在於絢麗的色彩，然而在不同歷史時期，海底總不乏一些白化的珊瑚。

　　雪梨大學生物科學學院教授奧韋·霍格·古爾貝格曾表示，除非氣候不再變化，否則珊瑚白化將日趨頻繁，最終將導致珊瑚礁在100年內從地球上的絕大部分地方消失。

　　然而，中國科學院南海海洋研究所（以下簡稱南海海洋所）研究員餘克服提出了不同觀點：珊瑚礁白化死亡後的恢復一般需要20～25年。新觀點的提出為認識現代珊瑚礁白化以及珊瑚礁白化後的恢復提供了新的科學依據。

　　翻開歷史研究新篇章 

　　在陸地資源日益稀缺的今天，分布於熱帶海洋的珊瑚礁集生態資源、環境調節、海岸保護、國土安全和自然歷史記錄於一體，是不可或缺的、重要的海洋生態系統。

　　目前，全球約有3000萬人完全依賴於珊瑚礁生存，約有5億人不同程度地從珊瑚礁獲取食物。但是，近20年來，全球珊瑚礁生態系統嚴重退化，大量珊瑚在短時期內死亡並失去色素變白，即珊瑚礁白化，引起國際社會的廣泛關注。

　　珊瑚礁白化不是新出現的生態現象，歷史上早已有之，國際上對珊瑚礁白化現象的記錄開始於1982年。「只是過去人們沒有研究它而已。」餘克服告訴《中國科學報》記者。如今這種現象大範圍出現，並且威脅海洋生態安全和人類生存環境，才引起人們的重視。

　　20多年來，國際上珊瑚礁研究的專家們多熱衷於珊瑚礁白化現象的發現、原因分析和生態後果評估，對珊瑚礁白化的過程，特別是歷史上有沒有出現過該現象還無人涉獵。因此，研究歷史時期珊瑚礁白化的過程尤為重要。

　　上世紀90年代初，餘克服以珊瑚礁高解析度環境變化過程與規律研究為目標，深入探索珊瑚礁白化與溫度、氣候的關係，並通過高精度年代測定技術，準確測定歷史時期珊瑚礁白化的年代。

　　珊瑚礁的生態響應 

　　「我們開始這項研究時，國內還是空白狀態。」餘克服感嘆說。當年，他和同事在基礎薄弱、經費短缺、缺少分析儀器且尚無可借鑑的實驗資料的情況下，憑著對科學真理的執著追求，終於取得了一系列新突破。

　　1993年以來，餘克服多次對南沙群島、西沙群島、海南島和雷州半島等海區的珊瑚礁進行考察，揭示了歷史時期珊瑚礁白化和大面積死亡的證據。在南沙群島，他發現珊瑚礁礁坪上分布著一系列大型原生的、死亡的塊狀濱珊瑚。

　　通過大量現場考察和資料分析，餘克服得出結論：濱珊瑚對高溫等極端環境有較強適應性，能夠持續生長數百年不死，其歷史上發生的大面積死亡事件是極端氣候事件造成的。

　　比如，1998年嚴重的珊瑚礁白化事件就導致了世界上一些生長歷史達700多年的濱珊瑚死亡。「我們在南沙群島永暑礁和美濟礁，對原生濱珊瑚進行鑽探取樣，並進行高精度鈾系年代測定，結合濱珊瑚的年際骨骼密度特徵，確定這些濱珊瑚死亡的年代——近200年來有十多次濱珊瑚死亡事件。」

　　結合南沙群島低緯度海區的氣候特徵、珊瑚死亡年代和厄爾尼諾的對應性，餘克服對各種珊瑚死亡的原因進行比較，同時根據南沙群島海區珊瑚礁白化的記錄，進一步提出了濱珊瑚死亡的原因是由於厄爾尼諾導致溫度升高、使珊瑚白化致死的觀點。

　　餘克服說：「珊瑚礁白化的主要原因是全球氣候變暖、海水溫度升高，超過珊瑚生長所能適應的溫度上限，從而導致珊瑚死亡變白的結論，即珊瑚礁『熱白化』。」

　　在此基礎上，餘克服重建了南沙群島近200年來厄爾尼諾高溫導致珊瑚礁白化、死亡的歷史記錄，這是目前國際上最早關於歷史時期珊瑚礁白化研究的報導。

　　餘克服還帶領珊瑚礁研究團隊建立了近4000年來珊瑚礁瀉湖的沉積序列，測定了南海400多個樣品的高精度鈾系年代等，為進一步開展更長歷史時期的氣候變化與珊瑚礁生態響應研究奠定堅實的基礎。

　　不會因變暖而消失 

　　在研究珊瑚礁「熱白化」的同時，餘克服還利用反向思維方式探討低溫對珊瑚礁白化的影響。

　　「我對過去的珊瑚死亡現象非常留意，並選擇南海北部雷州半島7000年前生長的一種獨特的角孔珊瑚為研究對象。」

　　通過多次野外考察和實驗分析，餘克服對角孔珊瑚的剖面進行深入研究。「角孔珊瑚剖面分為9層，各層覆蓋度在90%以上，每層之間的間斷面平整。」他說，這表明生長極好的角孔珊瑚曾遭遇多次突發性氣候事件，導致短時期內大量死亡，但很快又被後來生長的珊瑚所覆蓋。

　　利用現代高精度的定年技術，餘克服把角孔珊瑚死亡和恢復的年代準確地測定出來，並獲得了寶貴證據和新的發現：角孔珊瑚礁發育於距今7500年前～7000年前之間，恰好對應全新世高溫期的鼎盛期。

　　在珊瑚礁的體內，共生有大量的蟲黃藻，正是它們為珊瑚染上色彩。餘克服發現，蟲黃藻有通過改變基因類型來適應環境變化能力這一特徵，推斷珊瑚礁對氣候變暖有潛在適應能力和恢復機制，因此珊瑚礁不會因為全球變暖而最終消失。

　　正是在這些證據的基礎上，餘克服提出中全新世高溫期存在高頻率、大幅度的氣候突然變冷事件；角孔珊瑚正是由於冬季突然出現高強度的低溫氣候，從而大量死亡。

　　科研表明，珊瑚礁白化是由於失去與之共生的蟲黃藻。「中全新世雷州半島角孔珊瑚突然大片死亡也是一種珊瑚礁白化現象。」餘克服指出，這種白化現象是由於低溫所致，從而提出了珊瑚礁「冷白化」的新概念，為現代珊瑚礁白化歷史研究提供了新的見解。

　　澳大利亞現代生態學專家於2003年7月發現，現代暖期的冷氣候事件導致了澳大利亞大堡礁珊瑚的白化，這也證實了餘克服的新觀點。

　　發現雷州半島珊瑚礁「冷白化」現象以後，餘克服又進一步對珊瑚礁白化的發展趨勢以及白化後如何恢復等課題進行深入研究，指明珊瑚礁白化死亡後的恢復一般需要20～25年的觀點。

　　餘克服說：「隨著珊瑚礁白化研究取得新的進展，將對全球珊瑚礁生態建設、生態預防、未來資源潛力預測、實施科學管理、最大限度地減少珊瑚礁白化帶來的損失，促進可持續發展，產生重大而深遠的影響。」

　　（原載於《中國科學報》 2014-06-23 第6版 進展)