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《CORALMAGAZINE》杂志第四期ReefNews珊瑚侠译HOTFLASHES:
Signsofstruggle(andhope)forcoralsunderstress
热潮:珊瑚在压力下挣扎(也是希望)的迹象
这是一个长期以来的难题:在白化事件中,甚至是在生物运输中遭遇高温带来的压力的情况下,某些石珊瑚会发出令人眼花缭乱的荧光色——灿烂的黄色,鲜艳的紫色,艳丽的蓝色——而另一些则像被漂白了一样变成纯白色。对于某些群落来说,这是生命中的最后一刻,而另一些种群则设法恢复并最终恢复到完全健康的状态。
新喀里多尼亚一些遭遇热应激的鹿角珊瑚群落,其中一些呈现出绚丽的色彩,而另一些人则变成纯白。科学家们试图解开这个谜题。
一项新的研究揭示了为什么某些珊瑚在遭受白化事件(白化事件的定义为失去共生的虫黄藻从而导致珊瑚群落变成幽灵般的白色)时不会变白,反而会呈现出惊人的彩色形态。进行这项研究的英格兰南安普敦大学的科学家认为,这种现象表明珊瑚正在为生存而战。
这些会进行光合作用的珊瑚动物是生活在一种复杂的,互惠互利的关系中,这是一种与内嵌在它们细胞内部的微小藻类的共生关系。藻类在珊瑚组织中能得到庇护,同时还能获取二氧化碳和营养物质,而珊瑚则会吸收氧气和营养副产品(葡萄糖,甘油和氨基酸)来满足其能量需求。就算温度仅仅比夏季最高气温上升了1℃(1.8℉),这种共生关系就会破裂;藻类消失了,珊瑚的白色碳酸钙骨架似乎能通过其变透明的组织闪发光,这一破坏性过程就被称为珊瑚白化。
这种情况可能是致命的。一旦珊瑚的活组织消失,骨骼就会暴露于环境的侵蚀力之下。藻类通常会抑制死去的群落,在短短几年内,整个珊瑚礁可能会全部毁灭,而依赖于其复杂结构的生物多样性也会大量消失,这种情况目前正威胁着全世界许多珊瑚礁的未来。
但是,一些白化的珊瑚却经历了,目前尚不清楚原因的一种神秘转变——发出了一系列不同的明亮的霓虹色。由南安普敦大学珊瑚礁实验的乔治·魏德曼(JorgWiedenmann)博士/教授领导的一组科学家详细探讨了为什么会发生这种情况,研究结果发表在《当代生物学》杂志上的一篇重要论文中。
新喀里多尼亚彩色白化的鹿角珊瑚。
图片来源:RichardVevers/TheOceanAgency/XLCatlinSeaviewSurvey
新喀里多尼亚彩色白化的鹿角珊瑚。
图片来源:RichardVevers/TheOceanAgency/XLCatlinSeaviewSurvey
研究人员进行了一系列受控的实验室实验,发现在五颜六色的白化事件中,珊瑚会为自己涂上一层相当有效的"防晒霜",从而将身体展现成有明亮色素的样子。此外,这一过程也被认为是会鼓励珊瑚共生生物重返。魏德曼教授解释说:“我们的研究表明,彩色的白化涉及一种自我调节机制,即所谓的光反馈回路,这会涉及共生的两个伙伴。在健康的珊瑚中,大部分阳光被藻类共生体的光合色素所吸收。当珊瑚失去共生关系时,白色珊瑚骨骼会反射多余的光线——这些的光线会在动物组织内部来回传播。这种增加的内部光线水平会让共生藻遭受到更大的压力,并且可能在环境恢复正常后延迟甚至阻止它们的回归。
“但是,尽管环境压力导致了白化事件,如果至少一部分珊瑚细胞仍然能够履行其某些正常的功能的话,那么内部光线的增加就会促进各种颜色的光保护色素的产生。由此形成的防晒层将在之后促进共生体的返回。随着恢复的藻类种群开始重新吸收光以进行光合作用,珊瑚内部的光照水平将下降,珊瑚细胞会将彩色色素的生产降低至正常水平。”
印度尼西亚彩色白化的鹿角珊瑚。
图片来源:RyanGoehrung,UniversityofWashington
研究人员认为,经历此过程的珊瑚可能是因为经历了轻微或短暂的海洋变暖或营养环境受到干扰的事件,而不是长时间的极端事件。
南安普敦的珊瑚分子生物学讲师塞西莉亚·德安杰洛(CeciliaD’Angelo)博士说:“白化并不总是判处珊瑚死刑;珊瑚动物完全可能存活下来。如果压力事件足够温和,珊瑚可以重新建立与藻类伴侣的共生关系。不幸的是,近来由异常温暖的水引起的全球白化事件导致了很高的珊瑚死亡率,使全世界的珊瑚礁都在为生存而挣扎。”
研究员埃琳娜·博拉提(ElenaBollati)博士补充说:“我们使用卫星图像重建了全球已知的彩色白化事件的温度历史。这些数据与我们受控实验室实验的结论高度吻合,表明五颜六色的白化事件的发生与短暂或温和的热应激事件有关。”
研究人员说,关于为什么白化的珊瑚会呈现出各种不同的颜色,仍然存在许多问题。“在某些情况下,白化使珊瑚呈现出充满活力的绿色,黄色或是蓝紫色,而不是白色,据报道这种现象会影响主要的造礁珊瑚属,例如滨珊瑚属,杯型珊瑚属,蔷薇珊瑚属和鹿角珊瑚属。这些彩色白化事件中石珊瑚的绿色,红色和粉红色以及蓝紫色是来自于能在许多造礁珊瑚的宿主组织中发现的类似绿色荧光蛋白(GFP)的色素。这组与荧光蛋白同源的色素中包含带有吸光发色团的荧光蛋白(FP),它们可以发出红移的波长,以及可以吸收大量可见光但几乎不发射出任何光子的色蛋白(CP)。
澳大利亚蜥蜴岛彩色白化的珊瑚
图片来源:DarrenCokerJCU
近期的一些报告指出,在最近一次发生在年3月至4月期间的大规模白化事件中,在大堡礁的某些地区发生了彩色白化。科学家对此感到十分振奋,他们认为这为世界上最大的珊瑚礁中的至少某些地区带来了希望,该系统可能具有比其他系统更好的恢复前景,但他们强调,只有在全球范围内大幅减少温室气体排放以及在区域范围内持续改善水质才能拯救21世纪以后的珊瑚礁。
南安普顿大学珊瑚实验室
图片来源:Wiedenmann/DAngelo
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