「平時潛水，一個氧氣瓶可以用40分鐘到1個半小時，但幹『海底打錘』這樣的力氣活時，20分鐘就能把一瓶氧氣耗盡。」
央視《家園·生態多樣性的中國》第一集，展現了中國科學院南海海洋研究所張浴陽老師所在的團隊在海底「種植珊瑚」的場景。在海底的工作困難重重，甚至充滿危險。但張浴陽不曾退縮，他說，「有我在，就不能讓這片海成為『死海』」。
珊瑚礁的現狀有多糟糕？張浴陽老師所在的團隊為了改變這一現狀又做出了怎樣的努力？
全球5億人生活依賴的珊瑚礁 正在變成白色墳場
2018年5月，夏威夷州頒布針對特定防曬產品的禁令，以期拯救夏威夷瀕危的珊瑚礁。
可能有的人會不理解，我不就是擦點防曬霜嗎？至於嗎？有必要嗎？
我想講講研究結果和我的個人體驗，希望大家能對珊瑚（如非特別說明，此處所指的珊瑚均為造礁石珊瑚）生存的艱難處境有所了解，重視保護珊瑚這件事。
| 面臨世紀危機的珊瑚礁
說到珊瑚礁，知名度最高的恐怕就是澳洲大堡礁了。
從照片和視頻上可以看到，大堡礁不少多彩繁盛的珊瑚礁已經變成了僅剩白色骨骼的珊瑚「墳場」。
大堡礁珊瑚原本的美麗模樣（圖片來源：https://speed.ettoday.net/news/901909）
全球變暖後，將近三分之二的大堡礁珊瑚已經白化（圖片來源：https://speed.ettoday.net/news/901909）
這個世界上最著名的珊瑚礁，遭受到海水升溫的持續影響，在2016和2017年連續出現珊瑚大量白化的事件。2016年，海水升溫在大堡礁遠北部和北部造成超過26%和67%的珊瑚死亡。大堡礁中部和南部珊瑚死亡率在2016年相對較低，不過它們並未逃過一劫，2017年的白化出現了進一步的惡化，並且對中部的影響更大（ARC Centre of Excellence for Coral Reef Studies）。
ARC Centre of Excellence for Coral Reef Studies
2016年大堡礁的珊瑚白化主要發生在北部，中部和南部的珊瑚礁白化現象較少（圖片來源：https://www.aims.gov.au/）
同前一年相比，2017年的大堡礁珊瑚白化主要發生在維度更高的中部
（圖片來源：ARC Centre of Exc ellence for Coral Reef Studies）
在紀錄片《追逐珊瑚（Chasing Coral）》中，也很直觀地展示了大堡礁珊瑚白化的狀況，在空中鳥瞰到的一片片白色、粉色或紫色的珊瑚正在宣告死亡的臨近，而片子結尾處對世界珊瑚礁大會的記錄和來自全球各地珊瑚礁的狀況報告更是揭示了珊瑚礁在全球範圍內面臨海水升溫造成的白化威脅。
| 為什麼海水升溫會造成這麼嚴重的白化問題？
這要從珊瑚的生長環境說起。
珊瑚礁主要分布在南北半球海水平均溫度20℃的等溫線內，這是由於形成珊瑚礁的造礁石珊瑚對海水水溫有著嚴格要求，多數造礁石珊瑚生活的適宜水溫是18-29℃。
放大，我們能看到珊瑚蟲的觸手和口（圖片來源：視覺中國）
過低和過高的水溫都會造成造礁石珊瑚的白化和死亡。
由於造礁石珊瑚依賴於體內共生的蟲黃藻的光合作用為其提供能量，所以多數的造礁石珊瑚是生活在50米深度以淺的海水中，但有些無蟲黃藻共生的非造礁珊瑚生活的深度可達數百甚至上千米。
正是由於蟲黃藻和珊瑚蟲的共生系統維持了珊瑚的生存和生長。但這個系統又是脆弱的，當海水溫度上升超過正常溫度3-4℃時，珊瑚與蟲黃藻這一對好夥伴就會翻臉，蟲黃藻會離開珊瑚蟲，而珊瑚則因為缺少蟲黃藻提供能量而餓死。
除了溫度和深度，海水的鹽度、水體內營養物含量、沉積物等因素都會影響造礁石珊瑚的分布，所以想要形成一個珊瑚礁是需要滿足許多環境條件，這也是為什麼如此廣闊的海洋中，珊瑚礁只佔據了不到0.2%的面積。
不過莫要小瞧這0.2%的面積，它養育了四分之一的海洋生物種類，近三分之一的海洋魚類生活在其中，也被稱為海洋中的「熱帶雨林」。
海洋中的「熱帶雨林」（圖片來源：視覺中國）
而除了白化外，珊瑚礁更是時刻遭受著過度捕撈、汙染、海岸工程破壞、海水酸化、海平面上升、珊瑚疾病、長棘海星暴發等多種威脅。
長棘海星（圖片來源：視覺中國）
| 我國珊瑚礁令人痛心的現狀
再以我國的情況為例。
中國科學院南海海洋研究所珊瑚生物學與珊瑚礁生態學學科組與澳洲ARC Centre of Excellence for Coral Reef Studies合作，報導了我國珊瑚礁半個多世紀的變化。
截至2010年，我國廣東、廣西、海南沿岸的珊瑚礁在過去的30年中由於人類活動破壞和汙染導致失去了80%的造礁石珊瑚數量；而南海的珊瑚島礁儘管沒有汙染的影響，但由於漁業的過度捕撈和長棘海星的暴發，在近10-15年珊瑚平均覆蓋率從60%下滑至20%左右。
在從事珊瑚礁研究的過程中，我親身經歷了這令人痛心的變化。
2009年，我參與了珊瑚生物學與珊瑚礁生態學學科組西沙珊瑚礁調查航次，並進行了科研生涯中的第一次潛水。
由於自小在書中看到的都是「美麗富饒的西沙群島」，而且雖然從事了珊瑚礁生態方向的研究，在課題組裡看到的西沙調查照片（拍攝自2006年）中，也儘是生機勃勃的珊瑚礁，所以在下水前，我心中所想像的都是無盡美景。
然而，期望越大，失望越大。
當親眼看到水下只有成片的死亡珊瑚骨骼留存於珊瑚礁上，周圍荒無「魚」煙時，那滋味說不出的難受，無異於當頭一棒。
遊蕩在一片死寂與荒涼中，看著滿眼的珊瑚骨骼，心中的震驚逐漸被疑惑取代。
為什麼西沙的珊瑚礁會在幾年內變成如此荒涼的景象，那個「富饒美麗」的西沙群島怎麼就這麼消失了？
直到航次的最後，在西沙洲的珊瑚礁上見到成群的長棘海星時，我們才明白造成這一切的罪魁禍首。
那也是我第一次見到長棘海星的暴發和它們如同蝗災一樣對珊瑚礁的破壞。
2006年，西沙珊瑚礁仍然欣欣向榮，各種珊瑚在水下呈現不同形狀（圖片來源：中國科學院南海研究所）
2009年，許多珊瑚僅存骨骸，碳酸鈣骨骼也逐漸在海水和生物侵蝕下坍塌（圖片來源：中國科學院南海研究所）
| 如果珊瑚礁消失了，會發生什麼？
目前，在全球範圍已經有超過一半珊瑚礁出現嚴重退化，但更嚴重的問題是，珊瑚礁的退化速度在未來還會加快。
如果人類不採取任何挽救措施，那麼依照現在的退化速度，珊瑚礁生態系統可能在本世紀末，就從地球上消失。
珊瑚礁的消失，對人類會有哪些影響？
有人說沒有什麼影響，至多是少一些旅遊景點嘛，畢竟居住在珊瑚礁附近的人不是很多。
這種看法實在大錯特錯。
實際上，全球有5億人依賴珊瑚礁生活，從珊瑚礁中獲取食物、以珊瑚礁漁業養家、從事珊瑚礁旅遊觀光工作、依靠珊瑚礁保護自己的家園。如果沒有珊瑚礁，他們將失去工作、收入甚至難以獲得足夠的食物維持生存。
在全球範圍內，珊瑚礁為人類提供了價值27000億美元的服務，其中包括漁業、旅遊業、海岸保護、維持生態多樣性、藥品研製、教育產業等（https://www.iyor2018.org/about-coral-reefs/benefits-of-coral-reefs/）。
甚至，珊瑚礁還同國家領土與主權有密切關係，很多領海基點就是珊瑚礁形成的島嶼，譬如我國的西沙群島的領海基點均為珊瑚島礁。
如果珊瑚礁退化，失去保護島嶼的功能，珊瑚島礁就會在海水侵蝕與海浪和颱風的破壞下縮小甚至消失，造成領海面積的縮小。
以西沙群島舉例來說，由於珊瑚礁魚類以珊瑚作為其家園、產卵地或庇護所，所以西沙珊瑚礁的退化造成了魚類數量下降，這直接影響到相關漁民和駐島人員的生活。
自2010年每年對西沙進行珊瑚礁生態調查開始，我們發現，在西沙當地漁民販賣的漁產品價格一直是快速上漲的趨勢，這部分說明了漁獲量的下降引起了價格上漲。同時，在與漁民的交流中，也得知了同往年相比漁獲量大幅下降的消息。
有一個極端的例子就是西沙的小八爪魚。2010年，西沙小八爪魚魚乾的售價是35元/斤，小八爪魚鮮魚的售價為15元/斤。但第二年小八爪魚鮮魚的售價就漲到30元/斤，而小八爪魚魚乾則很少在市場上見到，原因是捕撈量下降，鮮魚已經供不應求，沒有多餘的留下來曬乾了。2011年的時候，我們在西沙已經很少再見到有小八爪魚售賣了。下水時雖然偶爾能見到小八爪魚，但數量已經少到無法維持這個市場了。僅僅2年，小八爪魚就從市場上「消失」了。
漁獲的減少不僅影響到漁民收入，還會影響到西沙駐島漁民與群眾的食物構成，一旦失去陸地補給支持，僅靠珊瑚礁現有的漁獲，根本難以長期維持島上的食物需求。
我們是不是應該做些什麼？難道就這樣坐視美麗的珊瑚礁以及它所創造的珊瑚礁生態，從生機勃勃走向消亡嗎？
為了修復珊瑚礁，我們在海底「造林」
目前，在全球範圍已經有超過一半珊瑚礁出現嚴重退化，但更嚴重的問題是，珊瑚礁的退化速度在未來還會加快。如果人類不採取任何挽救措施，那麼依照現在的退化速度，珊瑚礁生態系統可能在本世紀末，就從地球上消失。
珊瑚礁系統的存在，關係到海洋生態，關係到5億人的生活，我們絕不能坐視它的消失。從大堡礁到西沙群島，全世界的科學家們，正聯合起來解決這場珊瑚大危機。
我們能幫助珊瑚礁恢復嗎？能。
我們怎麼幫助珊瑚礁恢復？保護+人工修復。
由於珊瑚礁生態系統的退化愈加嚴重，各國科學家與海洋保護人士也都在積極尋找幫助珊瑚礁恢復的方法和技術。
目前採用的方法主要是分為兩大類，一種是保護，通過去除造成珊瑚礁退化的影響因素，如人類破壞、汙染、過度捕撈、敵害生物等，讓珊瑚礁生態系統的彈性（resilience）自我恢復；另一類是人工修復，通過人為的手段加速與輔助珊瑚礁生態系統的恢復，例如通過移植增加珊瑚數量、培育珊瑚、改善珊瑚礁底質狀況等方法。
在實際的操作中，第一類方法更為重要，因為不去除威脅，珊瑚礁做再多的人工修復也無法恢復。
但對於退化嚴重的珊瑚礁來說，其自我恢復能力衰退，即便實施保護也難以恢復，就需要採用兩類方法結合的方式進行修復。
| 首先，我們如何保護珊瑚礁生態？
在保護方面，最主要的是建立珊瑚礁保護區或國家公園，對關鍵區域進行嚴格的保護。
澳洲的大堡礁與美國夏威夷均將珊瑚礁海域設立為國家公園，並且劃分為不同功能區，對關鍵區域進行嚴格保護，部分區域對垂釣等休閒漁業開放。然而，即便如此，在全球變化的影響下，珊瑚礁白化、長棘海星暴發、珊瑚礁疾病等仍然造成了不少珊瑚礁的退化。
我國在這方面起步較晚，尤其在保護區規劃、管理珊瑚礁保護方面的政策與法規還未跟上。不過，海南省2017年開始實施的《海南省珊瑚礁和硨磲保護規定》將珊瑚礁的保護推進了一步，嚴禁對珊瑚礁和硨磲實施破壞行為，更重要的是禁止了珊瑚與硨磲製品的出售、購買、運輸、攜帶、寄遞等行為，力圖從源頭上遏制珊瑚與硨磲工藝品加工對珊瑚礁的破壞。
保護措施還包括控制珊瑚礁沿岸農藥使用、減少排汙、降低珊瑚礁捕撈強度等。
最後還有一個保護措施，是最重要也最難做到的一個，那就是減少二氧化碳排放，減緩全球變暖，降低珊瑚白化規模和頻率。
| 我們又是如何進行人工修復的？
在進行保護的同時，人們還開始進行珊瑚礁的人工修復。
從上個世紀開始，人們就嘗試進行珊瑚移植和培育。
日本、以色列、美國是較早開始這方面研究的國家。不過隨著東南亞國家對珊瑚礁的重視，從上世紀末，泰國、菲律賓、印度尼西亞也開始了相應的嘗試。
珊瑚在移植過程中需要有足夠數量的珊瑚用於移植，而嚴重退化的珊瑚礁往往沒有太多的珊瑚可供應，僅依靠採集野外自然環境中的珊瑚可能對珊瑚礁現有珊瑚造成破壞，因此就需要珊瑚的培育來增加珊瑚數量。因此，人工珊瑚培育技術也相應登場。
日本移植的柔枝鹿角珊瑚（Acropora tenuis ）生長至成體後（a），在2015年6月排放出大量珊瑚卵團（b）(圖片來源：Zayasu and Shinzato 2016)。
目前各國採用的珊瑚人工培育技術分為兩大類，利用珊瑚有性繁殖和無性繁殖的特點進行培育。
前一類是藉由珊瑚有性繁殖產生的配子或幼蟲進行育幼，發育成幼蟲或珊瑚個體後再放歸或底播移植到珊瑚礁中。而利用珊瑚無性繁殖技術的培育方法就有些類似農業中的扦插，將珊瑚的斷枝在人工環境中或野外條件下培育成珊瑚的成體，再將成體底播移植回珊瑚礁中用於增加珊瑚數量。
兩種類別方法的優缺點可見下表。
兩種類別的珊瑚培育方法優缺點比較
雖然利用有性繁殖的方法缺點較多，但它的兩個優點確是無可替代的。
首先，珊瑚的基因多樣性對於珊瑚礁非常重要，是構成珊瑚礁生態系統彈性的重要基礎，基因多樣性高的珊瑚礁生態系統在面對不同的環境壓力時能具有更好的抗性。
其次，一旦突破珊瑚幼體初期死亡率高的難題，就可批量產生大量珊瑚幼體，提高珊瑚培育速率。
不過在當前階段，利用珊瑚無性繁殖的方法更實際有效，也是絕大多數國家採取的主要方法。
在珊瑚培育領域，日本是最早著力研發經由珊瑚有性繁殖培育珊瑚幼體的技術的國家，並已經將這一技術應用在恢復珊瑚礁生態系統與造島護礁中。
其中，最受關注的就是他們將培育出的珊瑚幼蟲與珊瑚個體運送至衝之鳥礁，用於保護該礁盤免於受海平面上升和海浪侵襲而消失，以維持他們宣稱的基於衝之鳥礁的16萬平方公裡專屬經濟區海域（https://www.nytimes.com/2014/11/19/business/energy-environment/growing-coral-to-keep-a-sea-claim-above-water.html）。
近兩年，澳大利亞也在考慮用人工培育出的珊瑚幼蟲放歸到珊瑚礁上增加珊瑚數量，以期望加快恢復受白化影響的珊瑚礁。
帛琉、泰國、印度尼西亞等熱帶國家採用的珊瑚培育多是利用無性繁殖的斷枝培育，利用放置在海底的鐵架或PVC管架作為珊瑚苗圃，在其上固定珊瑚讓其生長。他們選擇的區域多是颱風影響較小的水域，珊瑚培育用的鐵架或PVC管架多直接放在海底，無須特別固定。
而在加勒比海域，除了在海底放置珊瑚苗圃外，TNC（The Nature Conservancy）還利用繩索和浮球在水中建立「珊瑚樹」培育珊瑚斷枝，從而更加立體的利用海區水體。
TNC在加勒比海的「珊瑚樹」培育方法（圖片來源：https://curacaotodo.com/）
| 我們在西沙海底「造林」
相較於國外的珊瑚礁和修復工作，大家可能更關心的是我們的南海珊瑚礁和相關修復工作。
目前，西沙珊瑚礁狀況不容樂觀，退化的珊瑚礁自然恢復能力不足，漁業捕撈壓力還未消除，因此在遭受長棘海星破壞後的10年間，珊瑚礁的恢復速度一直非常緩慢，有些區域甚至出現部分「退化—恢復—退化」的反覆現象。
為了修復西沙珊瑚礁生態，自2009年後，中科院南海海洋研究所的珊瑚生態學與珊瑚礁生物學學科組就在西沙開始了珊瑚培育與珊瑚移植技術的實驗。
在2010-2012年的三年間，對西沙的珊瑚進行了珊瑚幼體培育，獲得了數萬珊瑚幼體，並放歸到西沙的珊瑚礁上。不過由於西沙群島條件限制，在島上開展珊瑚人工幼體培育面臨重重困難，不易擴大規模。
發育中的珊瑚受精卵（左）與附著後的珊瑚幼體（右）
西沙的水體汙染小，珊瑚礁盤廣闊，比較適合野外培育，但颱風的影響嚴重，每年都有數個颱風直接影響西沙海域。如果採用帛琉、泰國等地區的方法，直接將珊瑚培育苗圃放置在海底，而不施以牢固的穩固方法，一次颱風就可造成所有成果付之東流。
在西沙珊瑚礁盤上進行的實驗顯示，即便採用直徑18mm的鋼筋做出珊瑚培育的框架，並用30cm長的鐵釘將其釘在珊瑚礁盤上，仍然無法承受颱風和海浪的襲擊。颱風過後，一半的鐵架都被海浪連同鐵釘拔起，甚至有的鐵架直接被打散，上面培育的珊瑚也全部丟失。
鐵架做成的珊瑚苗圃（左）與颱風過後被破壞的鐵架（右）
為減少颱風與海浪的作用，我們借鑑了TNC的方法，採用繩索、浮球和PVC管架搭建「珊瑚樹」，利用繩索和浮球的彈性，削減海浪直接作用在珊瑚斷枝上的力量，有效地降低了珊瑚的脫落率。
經過2年多的努力，現在已在七連嶼已經形成一小片「珊瑚樹」構成的水下「森林」。
雖然「珊瑚樹」有以上的優點，但因為它在颱風中搖擺幅度較大，魚線懸掛的珊瑚斷枝間也有相互碰撞的情況，所以很多分枝較細、骨骼脆弱和對強烈水流敏感的珊瑚種類不適宜在其上培育，同時形狀為團塊狀、皮殼狀與葉狀的珊瑚難以用魚線綁縛，很容易鬆脫掉落。
為了彌補這個缺點，我們根據西沙的海底情況，研發了浮床式的珊瑚斷枝培育苗圃應用於珊瑚礁修復中，作為「珊瑚樹」的補充。
在「珊瑚苗圃」上生長的珊瑚斷枝在8個月左右可以增長3-5倍的大小。
浮床式的苗圃安置在貼近海底1-2m的高度，受海浪影響小，能培育多種形狀的珊瑚與骨骼脆弱的珊瑚，但它需要4點固定，建立它所需的水下工作量和時間比「珊瑚樹」要增加至少一倍以上。
當苗圃上的珊瑚生長起來後，每個浮床就宛如一個海底花圃，長滿形狀各異的珊瑚。
苗圃上生長起來的珊瑚，可以為珊瑚礁生物提供棲息地，特別是在魚類繁殖期間，可以為稚魚和幼魚提供庇護所，同時也為小型肉食魚類和魷魚提供攝食場所，這對於珊瑚礁魚類數量的恢復也有重要的促進作用。
從培育珊瑚的「珊瑚樹」，到浮床苗圃均可以看到大量小魚生活在其間，苗圃在不經意間起到了人工魚礁的效果。
不過，培育的珊瑚僅是「暫住」在苗圃上，還需要最後一步才算是真正「落地生根」，那就是移植到珊瑚礁上。
珊瑚的斷枝經過數月的培育後，生長至合適大小時（10-20cm），就需要移植到待修復的珊瑚礁上，用於增加該區域的珊瑚數量。
和培育珊瑚一樣，移植珊瑚也需要防備颱風的侵擾。
因為移植的珊瑚需要數月的時間才能將其組織和骨骼生長至珊瑚礁上，在生長過程一旦出現移動，珊瑚就需要重新在它同珊瑚礁底質的接觸點上構建骨骼和組織。所以，一旦有海浪和颱風影響，移植的珊瑚就很難穩固在珊瑚礁上生長，死亡率會大幅上升。
為避免這種情況，我們通過將珊瑚綁縛在死亡的珊瑚骨骼上、用水下膠固定、綁在釘在海底的釘子上等方法，對移植珊瑚進行穩固。
在西沙的珊瑚移植中，我們採用了多種移植方法，取得了不錯的成效，移植的珊瑚已經穩固生長在珊瑚礁上，並且個體增長了4-5倍，明年有可能在它們當中出現第一批繁殖的珊瑚（現在還只能說有可能，不能打保票）。
最後，就像上一篇文章所說的，對於我們每個人來說，雖然不一定有機會去培育或移植珊瑚，但是如果從我們身邊的小事做起，也會對珊瑚礁生態的保護起到很大的作用。
首先，拒絕購買珊瑚和硨磲工藝品或紀念品，因為採集珊瑚與硨磲都能對珊瑚礁造成直接破壞。
其次，當我們在珊瑚礁附近的海域遊泳、浮潛或潛水時，不要踩踏、摘取、撿拾珊瑚骨骼。
同時，在海中儘量採用物理方式防曬，不要塗抹對珊瑚有害的防曬霜。
暗中安利一下青島大媽的「臉基尼」（圖片來源見水印）
即使不去海邊，也一樣能保護珊瑚。
生活中，我們可以少用塑料製品，能減少海洋中的塑料汙染，減輕珊瑚受塑料垃圾和微塑料的威脅；減少碳排放，減緩全球海水變暖的步伐。
讓我們在給珊瑚留下一線生機的同時，也為子孫後代留下一片美麗的海底花園，不要讓他們只能從存留的影像中品味這份美。