珊瑚礁的大災難：人類能做些什麼
問題不在於我們是否有能力拯救珊瑚礁，而在於我們是否願意選擇這麼做。
一個已附有珊瑚枝的蜘蛛鋼架被放置在印度尼西亞的海底。 很難找到比珊瑚礁白化危機更加令人沮喪或心情暗淡的生態災難了。30年來，我們一直知道氣候變化導致整個珊瑚礁生態系統的死亡，卻幾乎沒有做任何事情來拯救。 1998年，全球有整整16%的熱帶珊瑚礁死亡，而到了2016年，情況變得更糟了：全球70%的珊瑚礁遭到破壞，有些更是無法挽回的。這一年，大堡礁有整整30%的珊瑚礁慘遭浩劫——到次年夏天，這顆澳大利亞「皇冠上的明珠」失去了50%的珊瑚。 到目前為止，我們已經失去了世界半數的珊瑚礁，而氣候變化作為最大的威脅之一，並沒有減弱的跡象。科學家表示，如果我們毫無作為的話，全球90%的熱帶珊瑚到2050年之前將遭遇滅頂之災，一同消失的還有所有依賴它們而生存的魚類、野生動物和人類。 夏威夷海洋生物研究所所長蓋茨（Ruth Gates）博士說，「目睹這場危機爆發最令人震驚的是，你不得不反覆聽到人們說，如果我們把世界上的珊瑚礁給圍起來，設立國家公園、海洋保護區和禁捕區，它們就不會有事了。」 「嗯，2016年的狀況對我們是當頭棒喝，事實並非如此：這是世界上管理得最好的珊瑚礁，但一個夏天我們就失去了整整三分之一。」 那還有希望嗎？蓋茨博士說，如果我們放棄關於野生動物保護的過時觀念，開始積極干預的話，還會有希望。她說，「我們必須停止認為只要我們不去管大自然，以最大的尊重對待它，這就足夠了。不是這樣的。」 並非所有的希望都已幻滅，她說：我們只要運用科學、智謀、人力以及資金投入——這點尤其重要，我們還是有機會的。 她說，「現看起來似乎沒有希望，但看看臭氧層的那個大洞吧。我們發現了問題所在，採取措施消除大氣中的有害氣體，然後砰的一聲，那個洞就合上了。這是非常了不起的事，說明我們是可以有所作為的，只是我們現在就要開始行動。」 一開始要做的不是建立保護區，而是要做研究：了解這些奇怪生物的複雜生理習性，並且找到保護它們的辦法。蓋茨博士說：「我們的確需要將尖端科學應用在這個地方。」 珊瑚為何如此脆弱？ 要了解珊瑚為什麼這麼容易受氣候變化的影響，就需要理解它們在生物學上的一個離奇之處：雖然大多數人認為珊瑚是植物（甚至是石頭），但它們其實是動物。而且它們不僅僅是動物，還是生活在一群基因相同單元群裏的克隆生物，叫珊瑚蟲。更複雜的是，這些珊瑚蟲與生活在它們組織中的海藻處於一種共生關係，這些藻類像植物一樣進行光合作用，作用類似微型的蜂窩電池。這些藻類為珊瑚提供了高達90%的能量，同時還為它們提供營養和色素沉著。 當夏季的溫度維持在比正常的最高值還高出幾度的時候，珊瑚受到壓力，將產生能量的彩色藻類排出體外。由枝狀、球莖狀和羽毛狀的珊瑚構成的五顏六色的水下掛毯，幾天的功夫就變成了茫茫白骨的荒涼景象。如果水溫在一兩周內下降，白化的珊瑚還能恢復：剩下的藻類可以重新生長，珊瑚礁恢復健康。但如果不能及時重返涼爽的氣候，白化的珊瑚就會死亡。珊瑚的軟組織會腐爛，白色的骨骼會覆蓋著厚厚的棕色海藻和粘液般的污物。魚、龜和其他動物都會消失，只留下這可怕的墓地永遠枯萎下去。充滿生機的生態系統成為了死氣沉沉的荒地。 第一次有記錄的白化現象發生在1911年的佛羅里達州；1929年澳大利亞也發現了這種奇怪的現象。在接下來的半個世紀裏，這種情況又出現了幾次，直到80年代，開始有規律的出現，令人擔憂。到1990年，科學家警告，白化現象與氣候變化有直接關係，而且範圍只會擴大，程度只會加劇，有可能幾十年內所有的珊瑚礁都將消滅。這些警告沒人理睬，災難一次又一次發生，正如預測的那樣。 現在，世界上一半的珊瑚礁都消失了。 人類輔助進化 雖然生物學家對溫室氣體排放做不了什麼，但他們可以通過跟我們數千年來在農業和畜牧業中所使用的一模一樣的策略，幫助仍然活著的珊瑚礁：找到適應力強的品種，在實驗室進行選擇性的培育，並放到野外進行嚴格培養。 這在邏輯上是說得通的：如果人類幾千年來能夠培育高產、抗病的奶牛、玉米、雞和巧克力，為什麼不能對珊瑚做同樣的事情？ 蓋茨博士說，"我們只需要了解是什麼原因讓某些類的珊瑚茁壯成長，看看是否可以應用於其他物種，並努力開發能夠領先氣候變化一步的珊瑚——這不過是在利用基礎生物學，只是在加速大自然已經能夠做到的事情。" 最有希望取得成功的研究領域之一，是培養適應更高溫度的珊瑚品種。最簡單的做法，可以通過在異常溫暖的水箱裏培育不同的物種和品系來完成，確定哪些品種會茁壯生長，然後將它們集體繁殖，再出圃放到野外環境下自然生長。蓋茨博士說：「絶對沒有不這麼做的理由——而且我很驚訝，這是多麼容易做到。」 2015年，她在《國家科學院學報》月刊上發表了一篇關於如何培育這種「耐熱」珊瑚的行動宣言，隨後啟動了一項五年計劃，在微軟的聯合創始人保羅·艾倫（Paul Allen）的資助下，積極推進「人工輔助進化」。 了解珊瑚 在溫水中培育合適的品種只是第一步。接下來的，是深入了解珊瑚生理機能的複雜之處，並研究如何利用這些知識。 一個關鍵的領域是微生物群系，也就是生活在珊瑚組織內的細菌、真菌、病毒和其他微生物，它們對珊瑚的生存是不可或缺的。對人體生物群系的研究（從生活在我們眼球表面的細菌，到生活在腸子裏的真菌）在過去10年出現爆發性增長，珊瑚跟我們一樣，也需要一系列共生微生物才能生存。蓋茨博士剛剛開始研究生活在珊瑚裏的微生物群落，她去年在《微生物趨勢》雜誌上發文對這項工作進行了描述。 她說，更誘人的是，有可能通過"表觀遺傳學"培養珊瑚的適應能力：即不改變該物種基因序列，但改變可遺傳的基因表達方式。2016年，蓋茨博士在《進化應用》雜誌上發表了她的初步研究證據，證明「DNA甲基化」的變化可以因環境壓力誘發，然後傳遞給下一代。 她說，「如果讓珊瑚暴露於一些能給它們帶來一點壓力，但又不足以殺死它們的東西，你就能在一個物種中建立起適應力，而且這種適應力實際上是可以傳給後代的。」儘管這種研究還處在早期階段，但非常前沿、很有希望。 蓋茨博士說，「從事有意義的工作真是讓人興奮。正是這個目標讓我前進：我們正在竭盡所能地付諸努力，而且我們正在竭盡所能地嘗試一切。」 簡單的技術就能拯救珊瑚 但是，即使沒有處在前沿的科學，我們現在還是可以用一些簡單到令人難以相信的技術來幫助拯救珊瑚礁。蓋茨博士提到了佛羅里達莫特海洋研究所（Mote Marine Laboratory）的沃恩博士（Dr David Vaughan）的工作，他一直在研究一種名為「微碎片化」的技術。 沃恩博士說，只要簡單地把高爾夫球大小的一塊珊瑚分成25塊甚至100塊碎片，就能極大加快珊瑚的生長速度，達到正常速度的40倍。 訣竅就是，把這些小碎片排列成一兩英寸寬的網格狀——這是留給它們加速生長期的距離。由於珊瑚是無性系克隆繁殖動物，在邊緣連接到一起時，小碎片就會融為一體，形成一大塊珊瑚。 四片鹿角珊瑚小碎片，拍攝週期超過12周，一周拍攝一張。最初的加速生長期過後，四個小碎片逐漸合為一體，形成一個單一珊瑚，體積要遠遠大於同一時期生長的單個珊瑚碎片。 他說，「通常，一個珊瑚幼蟲需要好幾年的時間，才能長到一個高爾夫球大小，但如果拿一塊高爾夫球大小的珊瑚，把它切成20塊，每塊鉛筆擦大小，只要幾個月而不是幾年，每一個都能長大到高爾夫球大小。如果它們長到一起，兩年的功夫就有一個籃球大小的珊瑚塊——通常這樣大小需要75年左右。」 2013年開始，沃恩博士和他的團隊在墨西哥城市坎昆（Cancun）附近利用這項種植技術建立起珊瑚養殖場，有關數據還沒有公開，但他們的論文正在評審中，應該今年發表。「這個修復工程應該是最早一批向世界證明你可以扭轉乾坤的成功故事之一。」 在位於大海中的「希望的碎片」苗圃，通過微碎片技術，長出了一大堆鹿角珊瑚，長到三個月的時候，它們出圃移植到了附近的自然海洋環境中。 更令人鼓舞的是，他們在實驗室中培育的一些鹿角珊瑚移植到自然海洋環境中後，已經進入性成熟並開始繁殖。 同一批移植野外的鹿角珊瑚，現在已經13個月大。 沃恩博士和他的團隊不願意聽其自然，他們還叉交培育生出新的基因組合品種。野生環境下，可能只有25種基因型，但沃恩博士的實驗室培育出了5000種新的類型，他們正在用高溫和高酸度（大氣中二氧化碳含量過高的另一個後果）進行測試，看看哪些基因型能在未來的氣候條件下興旺發展。 避免「土豆饑荒」式災難重演 如果未來的珊瑚礁有可能面對其他威脅，那麼有一系列的基因型品種是至關重要的。常言道，自然厭惡單一文化。 國家海洋和大氣管理局珊瑚礁保護計劃的副主任科斯博士（Dr Jennifer Koss）說，「如果只是傳播相同的兩三個品種的鹿角珊瑚，我們將可能面臨又一次的愛爾蘭馬鈴薯饑荒——如果他們在基因上完全相同，一種疾病就能讓它們全部完蛋。我們需要確保我們擁有多樣性的物種，以及物種內部的多樣性，這樣未來的珊瑚礁不僅耐熱，還能抵抗新出現的病原體。」 幾十年來，科學家已經預測到氣候變化會導致新流行病的出現，病菌的寄主會將瘟疫傳播到到新的環境中，佛羅里達群島已經出現了一種新的珊瑚疾病：一種奇怪的白色瘟疫。到目前為止，生物學家對其還一無所知——他們甚至不知道病原究竟是病毒、真菌、細菌還是什麼別的東西。 科斯博士說，「我們正在觀察，正嘗試不同的解決方案，例如將抗生素放到糊狀物裏——但目前來說，我們甚至不知道它究竟是一種疾病，還是幾種疾病一起在搗亂。全球氣候變化對珊瑚的壓力只會越來越大，但從好的方面來說，我們不斷發展的技術非常扎實，包括沃恩博士的微碎片技術，這是一個重大的飛躍。現在，我們需要弄清楚的是，如何把這種技術做大，讓珊瑚在珊瑚礁上以自己的方式繁殖。」 物理修復 這就是為什麼馬爾斯（Frank Mars）一直致力於他所謂的珊瑚修復的「物理方面」：將珊瑚移植到對的地方，珊瑚就能自己生長繁殖。 他說，「大多數人都專注於養殖活珊瑚，將它們粘在珊瑚礁上，根本就沒想過他們是把珊瑚粘在什麼東西上面。」新的珊瑚種植園不可能建在以前沒有珊瑚礁的地方，比如沙灘。在海面漂浮的珊瑚苗圃，也不能長出適應性強的珊瑚，就像世界各地所做的那樣。 馬爾斯的解決方案貌似簡單：有腿支撐的六邊形鋼結架，被稱為「珊瑚蜘蛛」。 到目前為止，馬爾斯的珊瑚礁修復項目已經在印度尼西亞安裝了8600多個珊瑚蜘蛛，覆蓋了超過8000平方米的海底。他說，在海底鋪設數百個這種蜘蛛鋼架，並將它們連接起來，不僅可以建立出適宜的表面供小珊瑚吸附，也創造出合適的三維空間結構，吸引到魚類，這對維持整個珊瑚礁的健康非常重要。 他說，「管理一個珊瑚礁的關鍵，是要管理好在珊瑚表面自然生長的綠藻——而其中的關鍵又在於維持食用藻類的草食性魚種。如果你看看世界上大多數的珊瑚花園，會發現管理人員不得不花費大量時間用牙刷擦洗珊瑚，因為他們沒有為魚類建立適合的棲息地。」 馬爾斯說，他的蜘蛛型鋼架不同之處在於，鋼架為草食性魚類創造出保護殼，供小魚躲避大魚，誘使它們留下來，從而能啟動整個生態系統及其龐大物種組合的再生。 「珊瑚蜘蛛」是馬爾斯的珊瑚礁修復計劃的標誌，它們用於建造巨大的珊瑚花園。 他說，「真的是每年都看到、聽到珊瑚礁恢復健康的事情。我們真的是看到海龜、鯊魚和金槍魚回來了，熱帶海洋的漁民又可以在曾經遭到破壞的珊瑚礁捕魚了。」 2014年6月，印度尼西亞一個珊瑚蜘蛛修復區建立前的貧瘠景象。 有些人認為我們應該更進一步，不止是簡單地在海牀上放置光禿禿的鋼籠子。 生態岩石（Biorock）技術的支持者表示，通過將低壓直流電輸入鋼筋結構，他們可以增加珊瑚生長時從海水中獲取礦物質的速度，珊瑚要用礦物質來建造石灰石骨架。 生態岩石結構最初是由建築師希爾伯茨（Wolf Hilbertz）於20世紀70年代建造，作為在海洋中建造複雜的、會生長的生態結構的手段。生物學家莫羅博士（Dr Tom Moreau）採用這種技術來促進珊瑚和其他生物的生長，它們利用海水中的礦物質建造貝殼和骨骼，比如牡蠣。 莫羅說， 「採用我們的方法，即電場刺激生化代謝：產生ATP（三磷酸腺苷），這是生命的基本能量，這帶來了巨大的差異。」 2014年6月，珊瑚蜘蛛修復區剛建成時的海底。 珊瑚生長速度因物種和地點而異，但2014年發表在《自然資源》雜誌上的一項研究回顧了自1976年以來建造的所有生態岩石結構，指出在溫和的電流作用下，珊瑚的生長速度比平均情況要快三四倍。莫羅博士說，在災難發生時，比如在白化和颶風過後，在生態岩石上生長的珊瑚的存活率要高得多。例如，1998年馬爾代夫的白化危機過後，生態岩石上的珊瑚存活率是周圍珊瑚礁的16～50倍。 8個月後的2015年2月，同一地區。 2015年7月，同一地區的珊瑚。 莫羅說，令人印象更為深刻的，是在生態岩石上的定居速度：無需人為干預，隨波逐流的珊瑚幼蟲附著在金屬結構上，形成全新的珊瑚群落。幼蟲附著在帶電的生態岩石上的速度幾乎是不帶電金屬的26倍。 連接到鋼框架的電線提供電流。生態岩石的支持者說，這有利於珊瑚礁的成長。 充電的生態岩石在全球的數量接近500個，其中僅印度尼西亞就有400個，所使用的電，一半是來自電網供電，但太陽能電池板顯然是一個更好的解決方案。在印尼為生態岩石工作了15年，完全相信這項技術年的羅布（Delphine Robbe）說，「最理想是用海潮渦輪機發電。生態岩石在壓力時期創造出一個生存泡沫。」 潛水員正在安裝一個新的生態岩石結構，移植的新珊瑚用電纜簡單地固定在鋼框上。 不過，並不是每個人都相信低壓電、電纜、太陽能電池板、波浪渦輪機、鋼架設施和維護對於重建珊瑚礁的必要性。一些人認為，生態岩石技術的工作原理與馬爾斯的蜘蛛工作原理相同：通過建立三維結構，為魚類提供棲息地，促進整個生態系統的成長。 然而，有兩件事每個人都會同意莫羅之說： 第一：他說，「我們在20世紀80年代達到了珊瑚白化的臨界點——現在我們已經失去了30年的時間，本來我們在那個時候應該做點什麼的。」 第二，「這是沒有錢的——我們在沒有資金的情況下做了30年。」 資助珊瑚礁重建 缺乏用於研究、恢復和保護珊瑚礁的資金，可能是整起悲劇當中最不正常的地方。不同於砍伐亞馬孫河的熱帶雨林或者炸毀山頂採煤，人類不是有意要破壞世界上的珊瑚礁。但30年來，我們知道珊瑚就在我們眼前消失，卻幾乎沒有採取任何行動來拯救它們——甚至沒有採取適當措施來改善水質。就算是白化過後水溫下降，受污染地區的珊瑚也難以恢復，比如加勒比海的珊瑚生態系統，幾乎遭到滅頂之災。 馬爾斯問道，「最終的挑戰是，誰將為珊瑚礁的重建提供資金？」他來自美國第三富有的馬爾斯家族（生產M&M巧克力）。「我一直付出財力和自由嘗試各種方法，我在這個問題上已經投入了15年的精力。但僅僅靠慈善，是無法解決這個問題的。」 在印度尼西亞，一個已經成熟的生態岩石，裏面生活著珊瑚和魚。 夏威夷的蓋茨博士贊同這個觀點。「多年來，缺乏資金令我捉襟見肘——聯邦機構從來都不熱衷於資助珊瑚研究，這既是因為他們根本不了解其重要性，也是因為他們從來都不熱衷於資助前沿科學，因為成果是未知的。」蓋茨博士說，幸運的是，慈善家們介入進來，微軟的聯合創始人保羅·艾倫為她的研究提供了資金，「但我們迫切需要更多的資金——世界上沒有兩個完全一樣的珊瑚礁，所以我們必須在很多不同的地方嘗試許多事情，如果沒有資金，這是不可能實現的。」 國際社會缺乏為保護珊瑚提供資金的努力，自然不是什麼令人高興的消息，但從保護珊瑚的價格上倒是可以看到一線希望，因為所有的事實都表明，保護珊瑚的價格便宜得驚人。 沃恩說，「人們談到需要數十億美元，但我認為沒那麼誇張。只要一兩百萬美元，我就能在幾年內，把鹿角珊瑚從佛羅里達州的瀕危物種名單上移除。」他相信他簡單的微碎片技術已經做好了改變世界的凖備。 「你能對多少生物說出這樣的數字？不是很多。如果有人問我，能不能用1億美元把北極熊從瀕危物種名單上拿下來，我會拒絶，我做不到。但一種珊瑚呢？我會說1000萬美元，至多——而且我能在兩年內做到。」 問題顯然不是我們能否拯救珊瑚礁，而是我們是否願意作出這樣的選擇。 主圖攝影：德爾芬·羅布（Delphine Robbe） 請訪問 BBC Earth 閲讀 英文原文。