大堡礁的氣候變化故事

葉謙

澳大利亞大堡礁被稱之為自然界七大天然奇景之一。它是由縱貫于澳大利亞東北沿海的2900個(gè)大小珊瑚礁島所組成，南北綿延2011千米，最寬處161千米，總面積超過345000平方千米（圖1）。1981年，聯(lián)合國教科文組織將這個(gè)被稱之為海洋生物天堂的世界上最大、景色最美的珊瑚礁群作為自然遺產(chǎn)，列入了《世界遺產(chǎn)名錄》。

大堡礁雖然范圍遼闊，礁體堅(jiān)硬，但它同世界上其他地區(qū)的珊瑚礁一樣，是珊瑚蟲一代代新陳代謝，生長(zhǎng)繁衍過程的產(chǎn)物。珊瑚蟲是一種海洋腔腸生物，它主要以捕食海洋里細(xì)小的浮游生物為食（圖2）。我們?nèi)粘Ｋ姷纳汉魇巧汉飨x在生長(zhǎng)過程中不斷吸收海水中的鈣和二氧化碳，所分泌出的外殼。珊瑚蟲喜歡聚居，在幼蟲階段就會(huì)自動(dòng)固定在先輩珊瑚的石灰質(zhì)遺骨堆上，大量珊瑚蟲在生長(zhǎng)繁衍過程被不斷分泌出的石灰石粘合在一起，經(jīng)過長(zhǎng)期的壓實(shí)、石化，最后形成礁石乃至島嶼。

自古以來，鮮艷美麗的珊瑚就在許多國家備受推崇并被廣泛利用。公元前5世紀(jì)，印度文獻(xiàn)就已經(jīng)有佩戴紅珊瑚飾品的記載，古羅馬人和古波斯人都將紅珊瑚作為航海旅行和護(hù)佑兒童的護(hù)身符，而紅珊瑚項(xiàng)鏈更曾經(jīng)是英國、法國皇室最流行的珠寶飾品。中國人的祖先在距今4000年前的新石器世代就已使用紅珊瑚飾品來裝扮自己。在隨后的幾千年，由于佛典中將珊瑚列為七寶之一，作為幸福與永恒的象征，也代表著高貴與權(quán)勢(shì)，這一獨(dú)特的文化內(nèi)涵使得紅珊瑚在中國有著比玉石翡翠更高的身價(jià)。

中國古代醫(yī)學(xué)早就注意到珊瑚的藥用價(jià)值。李時(shí)珍在《本草綱目》中注明珊瑚有明目、除宿血的功效。西方醫(yī)學(xué)近年來更是將珊瑚礁生態(tài)圈冠為“21世紀(jì)人類的藥品柜”。西方醫(yī)學(xué)界發(fā)現(xiàn)，由于珊瑚是靜止的動(dòng)物，為了免受天敵的侵害，自身演化出多種防御和保護(hù)自己的化學(xué)物質(zhì)，這些物質(zhì)為新藥物的開發(fā)提供了重要資源，一些藥物也已經(jīng)被用于治療癌癥、阿爾茨海默病、心臟疾病和其他一些疑難雜癥。

事實(shí)上，珊瑚和珊瑚礁在自然界的作用要遠(yuǎn)大干人類對(duì)它的認(rèn)識(shí)和利用。珊瑚礁容納了地球上最大的海洋生物多樣性，為不同種類的魚和軟體動(dòng)物提供了庇護(hù)所，其功能足以媲美陸地上的熱帶雨林，因此被譽(yù)為“海洋的熱帶雨林”。作為地球上最寶貴的生態(tài)系統(tǒng)，珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)為全球超過4000萬人的生存每年提供數(shù)十億美元的食物和生活來源。其次，大多數(shù)珊瑚礁形成于溫暖的淺海，經(jīng)過千百萬年緩慢生長(zhǎng)，呈現(xiàn)出堤礁、岸礁或環(huán)礁等不同形狀，這些珊瑚礁大幅度減緩了海浪對(duì)海岸的沖擊，為沿海地區(qū)的人類生產(chǎn)和生活提供了天然屏障，這也是大堡礁名字的由來。最為重要的是，珊瑚蟲通過吸取海洋中的二氧化碳，在為自己構(gòu)造堅(jiān)硬的石灰?guī)r外殼的同時(shí)，起到了控制海洋中二氧化碳含量的重要作用。如果沒有珊瑚，海洋中的二氧化碳含量將大幅上升，對(duì)地球上的萬物產(chǎn)生重大影響。

科學(xué)家近些年觀測(cè)表明，全球珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)正面臨著嚴(yán)重的威脅。全球氣候變化、對(duì)珊瑚資源不可持續(xù)的采集和來自于陸地的污染等人類活動(dòng)，已經(jīng)導(dǎo)致全球珊瑚礁減少了15%。隨著全球平均溫度的升高，珊瑚大范圍死亡（白化現(xiàn)象）和傳染性疾病暴發(fā)會(huì)變得更加頻繁（圖3）。同時(shí)，由于大氣中由人類活動(dòng)產(chǎn)生的二氧化碳含量快速增加，海洋每年要多吸收額外的二氧化碳，導(dǎo)致海水化學(xué)中的pH值降低（海洋酸化），也進(jìn)一步影響了珊瑚的鈣化速度。據(jù)科學(xué)家估計(jì)，全球珊瑚礁在未來10～20年有可能減少20%以上。

從珊瑚礁上所發(fā)現(xiàn)的過去數(shù)百萬年前到現(xiàn)在環(huán)境變化的證據(jù)表明，地球上珊瑚礁曾經(jīng)出現(xiàn)過5次大滅絕，而每次都與海水吸收過多的二氧化碳和甲烷，并最終導(dǎo)致海洋酸化有關(guān)。雖然導(dǎo)致今天珊瑚礁消亡的罪魁禍?zhǔn)着c歷史上是相同的溫室氣體，但造成這些溫室氣體增加卻已經(jīng)不是歷史上的彗星撞擊或火山爆發(fā)，而是我們?nèi)祟悷o節(jié)制的行為！