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2023-08-25 15:50

一项新的研究表明,偏远的太平洋珊瑚礁至少显示出一些应对海洋变暖的能力

Coral reef

前所未有的海洋温度正在全球范围内引发大规模珊瑚白化事件。今年,位于佛罗里达州的世界第三大大堡礁已经遭受重创。

我和同事们的新研究给我们带来了一线希望:我们在太平洋研究的珊瑚礁似乎增强了对海洋高温的抵抗力。但只有在全球采取强有力的行动减少碳排放的情况下,这才能改善它们的长期未来。

我们知道珊瑚需要承受不断上升的海洋温度才能在气候变化中生存。我们知道造礁珊瑚对温度的微小升高都非常敏感。我们还不知道的是,它们的“耐热性”——本质上是它们应对高温的能力——是否能跟上海洋变暖的步伐。

在正常情况下,珊瑚与其组织内的微小藻类共生。这些藻类赋予珊瑚美丽的颜色,并通过光合作用为它们提供食物,就像植物一样(珊瑚是动物,别忘了)。

然而,当天气太热时,这种关系就会破裂:微藻被排出,使珊瑚变成白色,或漂白,这通常会导致死亡。极端温度甚至可以直接杀死珊瑚,绕过逐渐漂白的过程。

bleached coral

在我们发表在《自然通讯》上的一项关于帕劳珊瑚礁的新研究中,我们发现珊瑚对温暖条件的耐受性在过去三十年中可能有所增加。帕劳是西太平洋上一个由300多个小岛组成的国家。

耐热性测试

帕劳在1998年、2010年和2017年经历了强烈的海洋热浪,但有趣的是,每次连续的热浪都导致珊瑚白化的减少。这种现象在澳大利亚大堡礁、东南亚和法属波利尼西亚也有记录。

这是否证明珊瑚群落正在适应更高的温度?我们开始测试至少帕劳的那些珊瑚礁的耐热性是否有可能增加,如果有,速度有多快。

我们的国际研究团队设计了一项模拟研究,利用了35年的海面温度数据和漂白的历史观察。我们发现,帕劳珊瑚群落的耐热性可能以每十年0.1°C的速度增加。这略低于全球气温的增幅(约0.18°C/ 10年),但确实表明这些珊瑚礁具有天生的气候适应能力。

scuba diver above coral reef

珊瑚礁是如何适应变暖的海洋的

需要做更多的工作来确定到底发生了什么,但有各种各样的机制可以解释这一点。

其一涉及物种的更替。有数百种不同的珊瑚,每一种都有独特的进化历史和生活策略。其中一些,如分枝Acropora,生长迅速,但对温度敏感,而另一些,如巨大的Porites,生长缓慢,但耐受性更强。

严重的热浪会消灭敏感物种,使珊瑚礁由更强壮的物种主导,这可能会损害重要的生态功能,如珊瑚礁生长和为海鲜物种提供栖息地。

第二种机制是遗传适应。耐热性是一种复杂的特性,可能受到数千个基因的影响,但大多数珊瑚只有其中的一些。根据达尔文的适者生存理论,自然选择可以在气候变化下选择赢家。在多代和多轮的选择中,耐热基因可以变得更加普遍,从而提高物种群体的耐热性。

最后一种解释与个人适应有关。即使在单个珊瑚的一生中,它在热应激事件中生存的能力也会发生变化。俗话说,“杀不死你的东西会让你更强大”,因此,暴露在低水平的热压力下可以提高在高水平热压力下的生存机会。

Three photos of corals

更复杂的是,所有这些过程——物种更替、遗传适应和气候适应——也可能发生在每个珊瑚内的微藻群落中。像我这样的科学家需要弄清楚驱动帕劳和其他地方热耐受性潜在变化的机制。

未来会怎样?

珊瑚的耐热性能否在未来继续提高?如果是这样,那么它的速度是否足以跟上海洋变暖的步伐?我们的研究使用来自17个全球气候模型的高分辨率未来温度预测来解决这些问题。

three graphs

我们的分析重申了科学界的共识,即珊瑚礁的未来最终取决于迅速减少碳排放。然而,如果珊瑚的耐热性能够继续提高,那么一些珊瑚礁就可以避免白化,或者至少推迟白化。

我们的研究和其他研究已经发现,珊瑚礁具有一定程度的先天气候适应能力。这可能会为我们争取一些时间,但确保珊瑚礁的未来仍然取决于迅速的气候行动。随着我们的海洋变得越来越热,越来越少的珊瑚礁能够逃脱白化的条件。

有希望的保护措施,恢复努力和更多的实验性干预,如选择性育种,以提高耐热性。所有这些都可能帮助珊瑚在未来生存下去,但减少碳排放最终是唯一确定的选择。