面對海水升溫，許多珊瑚都有自己獨特的應對方法。
撰文｜羅希尼·蘇布拉馬尼亞姆（Rohini Subra-hmanayam）
翻譯｜王越
在東熱帶太平洋深處，隱藏著一片連綿起伏、令人目眩的珊瑚礁，珊瑚的繽紛色彩來自寄生其上的光合藻類，珊瑚也正是靠這些藻類才能獲得能量。然而，在20世紀80年代初，一場厄爾尼諾事件伴隨著大規模的海洋熱浪，導致這裡90%的珊瑚發生白化。原本五光十色的珊瑚礁慘白一片，失去了生機，因為與珊瑚共生了數百萬年的藻類無法忍受如此高溫的環境。
到了20世紀90年代末和2015到2016年，又發生了兩次強厄爾尼諾事件，東熱帶太平洋地區海水溫度再次升高，但科學家注意到，這兩次熱浪對珊瑚礁的影響並沒有第一次那麼嚴重。在2015到2016年的熱浪後，美國邁阿密大學的海洋生物學家安娜·帕拉西奧（Ana Palacio）潛水發現，一些珊瑚似乎能夠抵抗白化現象，或在遭受白化後恢復過來。帕拉西奧想，也許這些珊瑚找到了適應的辦法。
許多成年的珊瑚固守在它們建造的礁體上，無法遷移到更涼爽的水域，這使得它們在氣候變化中尤為脆弱。但珊瑚也是頑強的，科學家正在逐步瞭解它們的適應能力。一些珊瑚會替換掉原本的藻類夥伴，改為更耐熱的種類。其他珊瑚則能利用身體上的一排排纖毛“扇走”藻類因熱應激而釋放的大量氧氣。還有一些幼年珊瑚可以調整代謝方式適應變暖的水域。科學家希望可以借鑑自然適應策略，更好地保護這些生態系統的重要支柱。
當帕拉西奧和團隊檢查2015到2016年熱浪後的珊瑚礁時，他們特別注意到了杯形珊瑚屬（Pocillopora）的珊瑚，這也是東熱帶太平洋主要的造礁珊瑚。杯形珊瑚似乎驅逐了曾經的共生藻類，轉而吸納了一些更耐熱的藻類物種。
“隨著水溫升高，它們開始調整（藻類）種群，越來越多的珊瑚轉而與一種耐熱藻類（Durusdinium glynnii）共生，”帕拉西奧解釋道。這種藻的屬名取自拉丁語中的“durus”一詞，意為“堅硬”或“強壯”。大多數共生藻類在高溫下會釋放過量氧氣，因此珊瑚驅逐了它們。這種耐熱藻類卻能將氧氣濃度維持在可忍受的範圍內。然而，研究人員發現，珊瑚並不總是依賴藻類的更替來避免氧氣濃度過高的威脅。有時，它們也有自己解決問題的“手”段：珊瑚類似觸手的纖毛可以充當它們的專屬通風系統，將過剩的氧氣“吹”向缺乏氧氣的區域。
2022年，德國不來梅大學的海洋生物學家策扎爾·O.帕赫雷斯（Cesar O. Pacherres）和澤倫·阿默坎普（Soeren Ahmerkamp）展示了這些快速擺動的纖毛如何在水中形成微小的漩渦，以防止氧氣在某個地方過量積聚。所有的珊瑚都具有這種通風系統，但它們的使用效果卻因物種而異。科學家正計劃測試一些易受溫度變化影響的珊瑚種類——例如大堡礁的珊瑚——是否會在溫度升高時加速纖毛擺動。
珊瑚也並非總是固定不動，在定居下來之前，它們的幼蟲曾在海洋中自由漂浮，這為珊瑚物種遷移到溫度更為適宜的水域或傳播其耐熱基因提供了寶貴的機會。正因如此，美國華盛頓大學的海洋生物學家阿里安娜·赫夫邁耶（Ariana Huffmyer）對幼年珊瑚如何適應高溫特別感興趣。她和美國夏威夷海洋生物研究所的研究人員最近發現，實驗室中的珊瑚幼蟲暴露在升溫的水域中僅僅三天後，就會調整自身的代謝方式以應對高溫威脅，避免白化。
珊瑚通常會為棲息其中的藻類提供少量的氮，而藻類則反過來提供碳作為珊瑚的能量來源。“珊瑚要維持（藻類的）生存，藻類要向宿主提供需要的養分，二者之間有著非常複雜和精妙的營養關係，” 赫夫邁耶說。在受到高溫壓力時，珊瑚會產生過多的氮，這些多餘的氮會驅動藻類加速分裂，藻類將更多的碳留給自己消耗，能提供給珊瑚的碳就少了。赫夫邁耶發現，經過短期熱應激的幼年珊瑚“學會”將多餘的氮留給自己，而不是全都與藻類共享，從而保持穩定的共生關係。
帕赫雷斯提醒道，這些適應性變化僅能在一定程度上保護珊瑚。“它們的確有工具，可以應對某些挑戰，但超出這個極限後它們就無能為力了。例如，如果天氣熱，我們（人類）可以通過出汗來降溫，但如果氣溫過高，我們依然會死，”他說，“超過極限之後，出汗就無法解決問題了。”
不過，珊瑚應對熱浪衝擊的任何工具，都可以啟發科學家制定新的保護策略。能耐受壓力的幼年珊瑚對保護工作尤為重要，因為它們可以在不同珊瑚礁之間傳播，有潛力將耐熱基因帶到新的棲息地。“這些珊瑚礁的幼蟲，已經在某種程度上適應了高溫。可以說它們是未來寶貴的資源，因此需要保護。”非營利組織珊瑚礁聯盟（Coral Reef Alliance）的保護科學家馬達維·科爾頓（Madhavi Colton）說道。
珊瑚的自然適應性也有助於對珊瑚採取直接干預措施，如在苗圃中強化珊瑚的抗壓能力，然後再將其種植回海洋礁石中。“你需要培育那些比之前死去的珊瑚更有可能存活下來的珊瑚，”帕拉西奧說。如果研究人員能夠促使珊瑚接受耐熱的藻類，或者啟用能應對高溫的基因，這將大大提高珊瑚未來從海洋熱浪中存活的機率。
“當我潛入水中，看到一片美麗健康的珊瑚礁，看到那些色彩斑斕的珊瑚……我至今依然會感到超級亢奮和欣喜，彷彿自己置身於一個水下的異世界，”赫夫邁耶說道，“正因如此，在白化事件過後，目睹這些珊瑚的死亡更加令人心碎。但這也是一種動力，激勵我用自己的專業技能和熱情去幫助它們。”
本文節選自《環球科學》2025年3月刊
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