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神秘的发光珊瑚礁正在努力恢复

神秘的发光珊瑚礁正在努力恢复

南安普敦大学的一项新研究揭示了为什么有些珊瑚在遭受“珊瑚白化”时,非但没有变成白色,反而呈现出炫目的色彩。“珊瑚白化”会毁坏珊瑚礁,并由海洋变暖引起。参与这项研究的科学家认为,这一现象表明珊瑚正在为生存而战。

许多珊瑚动物生活在一种脆弱的、互惠互利的关系中,这种“共生关系”的细胞中嵌入了微小的藻类。藻类获得庇护,二氧化碳和营养,而珊瑚获得光合产物来满足他们的能源需求。如果气温只比通常的夏季最高气温高出1摄氏度,这种共生关系就会瓦解;藻类消失了,珊瑚的白色石灰石骨骼通过透明组织发光,一种被称为“珊瑚漂白”的破坏性过程发生了。

这种情况对珊瑚来说是致命的。一旦活组织消失,骨骼就会暴露在环境侵蚀的力量之下。几年之内,整个珊瑚礁就会被破坏,依赖于其复杂结构的生物多样性也会消失——这种情况目前正威胁着世界各地珊瑚礁的未来。

然而,一些漂白珊瑚经历了一种神秘的转变——释放出一系列不同的明亮霓虹灯颜色。现在,来自南安普敦大学珊瑚礁实验室的一组科学家已经解释了为什么会发生这种情况,他们在《当代生物学》杂志上发表了他们的详细见解。

神秘的发光珊瑚礁正在努力恢复

研究人员在南安普敦大学珊瑚水族馆进行了一系列受控的实验室实验。他们发现,在色彩斑斓的漂白过程中,珊瑚自身会产生一层有效的防晒层,呈现出色彩斑斓的外观。此外,这一过程还被认为促进了珊瑚共生体的回归。

南安普敦大学珊瑚礁实验室主任约格·维登曼教授解释说:“我们的研究表明,鲜艳的珊瑚白化涉及一种自我调节机制,即所谓的光反馈回路,它涉及共生关系的双方。在健康的珊瑚中,大部分的阳光被藻类共生体的光合色素所吸收。当珊瑚失去它们的共生体时,多余的光就会在动物组织内来回传播——被白色的珊瑚骨骼所反射。这种增加的内部光水平对共生体来说是非常有压力的,可能会延迟甚至阻止它们在条件恢复正常后的返回。

“然而,尽管环境压力导致珊瑚白化,但如果珊瑚细胞仍能完成至少一部分正常功能,那么内部光照水平的提高将会促进颜色鲜艳、具有光保护作用的色素的产生。”由此产生的防晒层随后会促进共生菌的返回。当恢复的藻类种群再次开始利用光线进行光合作用时,珊瑚体内的光线水平将会下降,珊瑚细胞将会把五颜六色色素的产生降低到正常水平。”

研究人员认为,经历这一过程的珊瑚可能经历过温和或短暂的海洋变暖或营养环境干扰,而不是极端事件。

神秘的发光珊瑚礁正在努力恢复

南安普敦分子珊瑚生物学讲师塞西莉亚·迪安杰洛博士评论道:“珊瑚白化并不总是对珊瑚宣判死刑,珊瑚动物仍然可以存活。如果压力事件足够轻微,珊瑚可以与它们的藻类伙伴重新建立共生关系。不幸的是,最近异常温暖的海水导致全球珊瑚白化,导致珊瑚死亡率很高,世界各地的珊瑚礁都在为生存而挣扎。”

新加坡国立大学的研究人员Elena Bollati博士在南安普敦大学攻读博士学位期间研究了这一课题,她补充说:“我们利用卫星图像重建了全球已知的彩色漂白事件的温度历史。这些数据与我们控制的实验室实验的结论非常一致,表明颜色鲜艳的漂白与短暂或轻微的热应激有关。”

最近的报告显示,在2020年3月至4月发生的最近一次大规模珊瑚白化期间,大堡礁的一些地区发生了色彩鲜艳的珊瑚白化现象,这让科学家们感到鼓舞。他们认为这就提出了一个希望,至少有一些世界上最大的珊瑚礁系统的补丁可能比其他人更好的复苏前景,但强调,只有在全球范围内显著减少的温室气体和持续改善水质在区域层面上可以拯救珊瑚礁之外的21世纪。

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